JP2576571B2 - 打撃力検出装置 - Google Patents
打撃力検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 この発明は電子音板楽器等に使用される打撃力検出装
置に関し、打撃による電極間の接触抵抗値の変化を表す
電圧信号の出力時間が打撃力に正特性を有して対応する
ことから、この出力時間を検出することにより、打撃力
を正確に検出するものである。
置に関し、打撃による電極間の接触抵抗値の変化を表す
電圧信号の出力時間が打撃力に正特性を有して対応する
ことから、この出力時間を検出することにより、打撃力
を正確に検出するものである。
［従来の技術］ 従来、この種の打撃力検出装置としては、例えば本願
出願人による先頭（特願昭61−243538号（特開昭63−96
831号））明細書において開示するもの等がある。
出願人による先頭（特願昭61−243538号（特開昭63−96
831号））明細書において開示するもの等がある。
このような従来の打撃力検出装置では、導電性シリコ
ンゴム層と導電体層との間に絶縁ゴム層を介在してこれ
らを対向配置し、これらの導電性シリコンゴム層と導電
体層との間に所定の電圧を印加している。
ンゴム層と導電体層との間に絶縁ゴム層を介在してこれ
らを対向配置し、これらの導電性シリコンゴム層と導電
体層との間に所定の電圧を印加している。
外力が作用して導電性ゴム層が弾性変形し、導電体層
に接触してこれらの間に電流が流れる。
に接触してこれらの間に電流が流れる。
この場合、導電性シリコンゴム層と導電体層との間の
接触抵抗値はほぼ一定値となり、これらに接続した電子
回路にほぼ一定の電圧を供給するものである。
接触抵抗値はほぼ一定値となり、これらに接続した電子
回路にほぼ一定の電圧を供給するものである。
しかしながら、このような従来装置にあっては、外力
の作用の有無を検出することしかできず、その強さは検
出することはできなかった。
の作用の有無を検出することしかできず、その強さは検
出することはできなかった。
そこで、本願出願人は、先頭として、打撃位置により
それらの導電性シリコンゴム層と導電体層との間の接触
面積を異ならせて、その接触抵抗値を変化させる打撃力
検出装置を提案している。これは、該電極間の接触抵抗
値の変化に対応して電子回路を流れる電流の電圧降下値
を変化させ、異なる電圧値信号を発生させるものである
（第10図）。
それらの導電性シリコンゴム層と導電体層との間の接触
面積を異ならせて、その接触抵抗値を変化させる打撃力
検出装置を提案している。これは、該電極間の接触抵抗
値の変化に対応して電子回路を流れる電流の電圧降下値
を変化させ、異なる電圧値信号を発生させるものである
（第10図）。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような先頭に係る打撃力検出装置
にあっては、打撃力検出回路においてその出力電圧の高
低（ピーク値）を打撃力の強度として検出しており、そ
の打撃力強度特性は、第11図のグラフにおいて示すよう
に、負特性、飽和特性を示している。これは打撃力強度
がある限界を越えると厚みを持った弾性体である導電性
シリコンゴム自体がつぶれて伸延してしまい、接触部の
接触面積が増加し難く、導電物質そのものが過疎化して
しまうからであると判明した。すなわち、先願に係る打
撃力検出装置にあっては、出力電圧のピーク値が不明確
となり、一定の強さ以上の打撃力の強さの判定が不正確
になっているおそれがあるという問題点が生じていた。
にあっては、打撃力検出回路においてその出力電圧の高
低（ピーク値）を打撃力の強度として検出しており、そ
の打撃力強度特性は、第11図のグラフにおいて示すよう
に、負特性、飽和特性を示している。これは打撃力強度
がある限界を越えると厚みを持った弾性体である導電性
シリコンゴム自体がつぶれて伸延してしまい、接触部の
接触面積が増加し難く、導電物質そのものが過疎化して
しまうからであると判明した。すなわち、先願に係る打
撃力検出装置にあっては、出力電圧のピーク値が不明確
となり、一定の強さ以上の打撃力の強さの判定が不正確
になっているおそれがあるという問題点が生じていた。
そこで、本発明は、打撃力強度を正確に検出すること
のできる打撃力検出装置を提供することをその目的とし
ている。また、本発明は、正確な打撃力強度を表す打撃
力信号を形成することを、その目的としている。
のできる打撃力検出装置を提供することをその目的とし
ている。また、本発明は、正確な打撃力強度を表す打撃
力信号を形成することを、その目的としている。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、打撃力を検出してこれに対応する電圧信号
を出力する圧電変換手段と、この電圧信号の出力と時間
との関係を所定の基準に基づいて検出して時間信号を出
力する出力時間検出手段と、この時間信号に基づいて打
撃力の強さを表す打撃力信号を形成する打撃力信号形成
手段と、を備えた打撃力検出装置を提供するものであ
る。
を出力する圧電変換手段と、この電圧信号の出力と時間
との関係を所定の基準に基づいて検出して時間信号を出
力する出力時間検出手段と、この時間信号に基づいて打
撃力の強さを表す打撃力信号を形成する打撃力信号形成
手段と、を備えた打撃力検出装置を提供するものであ
る。
［作用］ 本発明に係る打撃力検出装置によれば、まず、圧電変
換手段によって打撃力を検出してこの打撃力に対応する
電圧信号を出力する。そして、出力時間検出手段は、こ
の電圧信号の出力と時間との関係を所定基準に基づいて
検出してその出力状態に対応した時間信号を出力する。
さらに、打撃力信号形成手段が、この時間信号に基づい
て打撃力の強さを表す打撃力信号を形成するものであ
る。
換手段によって打撃力を検出してこの打撃力に対応する
電圧信号を出力する。そして、出力時間検出手段は、こ
の電圧信号の出力と時間との関係を所定基準に基づいて
検出してその出力状態に対応した時間信号を出力する。
さらに、打撃力信号形成手段が、この時間信号に基づい
て打撃力の強さを表す打撃力信号を形成するものであ
る。
そして、この電圧信号の出力時間はその打撃力強度に
対して正特性を示しており、打撃力検出装置に用いられ
る導電物質のいわゆる飽和特性の影響を受けることが無
く、この結果、正確に打撃力強度を検出することができ
る。また、正確な打撃力強度を表す打撃力信号を形成す
ることができる。
対して正特性を示しており、打撃力検出装置に用いられ
る導電物質のいわゆる飽和特性の影響を受けることが無
く、この結果、正確に打撃力強度を検出することができ
る。また、正確な打撃力強度を表す打撃力信号を形成す
ることができる。
［実施例］ 以下、本発明に係る打撃力検出装置の実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
第１実施例 第１図〜第９図は本発明に係る打撃力検出装置の第１
実施例を示すものである。
実施例を示すものである。
第１図は本発明の第１実施例に係る打撃力検出装置の
全体構成を示すブロック図である。第２図は第１実施例
の打撃力検出装置の打撃部を示すその縦断面図である。
第３図は同じくその打撃部の電極構成を示す平面図であ
る。第４図はその出力時間検出手段を示す回路図であ
る。第５図はその出力時間検出回路の出力波形を示すグ
ラフである。第６図及び第７図はそれぞれ第１実施例の
打撃部での打撃状態を示す第３図及び第４図に対応する
図である。第８図は第１実施例の圧電変換手段による出
力電圧の波形図である。そして、第９図は該出力電圧の
出力時間と打撃力強度との関係を示すグラフである。
全体構成を示すブロック図である。第２図は第１実施例
の打撃力検出装置の打撃部を示すその縦断面図である。
第３図は同じくその打撃部の電極構成を示す平面図であ
る。第４図はその出力時間検出手段を示す回路図であ
る。第５図はその出力時間検出回路の出力波形を示すグ
ラフである。第６図及び第７図はそれぞれ第１実施例の
打撃部での打撃状態を示す第３図及び第４図に対応する
図である。第８図は第１実施例の圧電変換手段による出
力電圧の波形図である。そして、第９図は該出力電圧の
出力時間と打撃力強度との関係を示すグラフである。
まず、第１図に示すように、この打撃力検出装置は、
打撃力を検出してこれに対応する電圧信号を出力する圧
電変換手段11と、この電圧信号の出力時間を検出して時
間信号を出力する出力時間検出手段13と、この時間信号
に基づいて打撃力の強さを表す打撃力信号を形成する打
撃力信号形成手段15と、を備えたものである。
打撃力を検出してこれに対応する電圧信号を出力する圧
電変換手段11と、この電圧信号の出力時間を検出して時
間信号を出力する出力時間検出手段13と、この時間信号
に基づいて打撃力の強さを表す打撃力信号を形成する打
撃力信号形成手段15と、を備えたものである。
圧電変換手段11は、第２図に示すように、木質材料か
らなる支持板21上に高分子フィルム等の膜もしくはシー
ト状の絶縁性の材料からなるベース部材23を配設してい
る。
らなる支持板21上に高分子フィルム等の膜もしくはシー
ト状の絶縁性の材料からなるベース部材23を配設してい
る。
ベース部材23の上面には、第３図に示すように、櫛歯
状パターンに配置した一対の導電体（電極）24A、24Bが
所定範囲に形成されており、ゴム等の絶縁性材料からな
るスペーサ25を介在してその上方には導電ゴムや導体膜
が接触部側の表面に蒸着されたフィルム等のように導電
性と可とう性とを兼ね備えた材料からなり、膜状もしく
はシート状に形成された可動接点部材27が導電体24A、2
4Bを覆うように配設されている。すなわち、この可動接
点部材（導電ゴム部材）27は外力の作用に応じて弾性変
形するもので、所定間隔離れてこれに対向配置された一
対の導電体（電極）24A、24Bと接触し両者間を短絡する
ものである。
状パターンに配置した一対の導電体（電極）24A、24Bが
所定範囲に形成されており、ゴム等の絶縁性材料からな
るスペーサ25を介在してその上方には導電ゴムや導体膜
が接触部側の表面に蒸着されたフィルム等のように導電
性と可とう性とを兼ね備えた材料からなり、膜状もしく
はシート状に形成された可動接点部材27が導電体24A、2
4Bを覆うように配設されている。すなわち、この可動接
点部材（導電ゴム部材）27は外力の作用に応じて弾性変
形するもので、所定間隔離れてこれに対向配置された一
対の導電体（電極）24A、24Bと接触し両者間を短絡する
ものである。
また、この可動接点部材（導電ゴム部材）27の上面に
は被打撃部となるゴム等からなるクッション部材29が貼
着され、打撃時の雑音の防止と打撃感触の調整をしてい
る。
は被打撃部となるゴム等からなるクッション部材29が貼
着され、打撃時の雑音の防止と打撃感触の調整をしてい
る。
さらに、一対の導電体（電極）24A、24Bには取出用端
子を介して所定の電圧が印加されている。
子を介して所定の電圧が印加されている。
なお、厚手の弾性体であるクッション部材29が存在す
ることによっても、検出装置は飽和特性を示しやすくな
る。
ることによっても、検出装置は飽和特性を示しやすくな
る。
この圧電変換手段11は、例えばマレット等により導電
ゴム部材（可動接点部材）27が弾性変形して電極（導電
体）24A、24Bに接触する場合、その接触面積（接触抵抗
値）が変化することに着目したものである。
ゴム部材（可動接点部材）27が弾性変形して電極（導電
体）24A、24Bに接触する場合、その接触面積（接触抵抗
値）が変化することに着目したものである。
すなわち、例えばマレット等による打撃速度（打撃力
の強度に相関するものとする）が、導電ゴム部材27が一
対の電極24A、24B間を短絡する場合の電気抵抗の変化速
度に対して正特性を有して対応することを利用している
ものである。
の強度に相関するものとする）が、導電ゴム部材27が一
対の電極24A、24B間を短絡する場合の電気抵抗の変化速
度に対して正特性を有して対応することを利用している
ものである。
すなわち、打撃力強度が大きくなるほど、出力電圧の
出力開始から出力停止までの全出力時間が短くなること
に直目し、この現象もしくはこの現象と密接な関係を有
する現象に基づいて電圧出力時間から打撃力強度を推定
するものである。
出力開始から出力停止までの全出力時間が短くなること
に直目し、この現象もしくはこの現象と密接な関係を有
する現象に基づいて電圧出力時間から打撃力強度を推定
するものである。
第６図及び第７図はマレット31による打撃状態を示し
ている。第８図はこの圧電変換手段11によるこの出力電
圧の波形図である。図中実線は打撃強度が大の場合、仮
想線は小の場合をそれぞれ示している。通常の範囲内で
は打撃強度が大きいと、出力電圧のピーク値が高く、出
力時間は短い。また、打撃強度が小さいと、出力電圧の
ピーク値が低く、出力時間は長い。むろん、いわゆる飽
和現象が起れば、強く打撃してもピーク値は頭打ちとな
る。
ている。第８図はこの圧電変換手段11によるこの出力電
圧の波形図である。図中実線は打撃強度が大の場合、仮
想線は小の場合をそれぞれ示している。通常の範囲内で
は打撃強度が大きいと、出力電圧のピーク値が高く、出
力時間は短い。また、打撃強度が小さいと、出力電圧の
ピーク値が低く、出力時間は長い。むろん、いわゆる飽
和現象が起れば、強く打撃してもピーク値は頭打ちとな
る。
第９図は打撃力強度（横軸）とこの出力時間（縦軸）
との関係を整理して示している。
との関係を整理して示している。
なお、この圧電変換手段11は上記スペーサ25を適当に
異なる間隔を有して配設してもよい。打撃位置毎に接触
抵抗値を変化させることも考えられるものである。
異なる間隔を有して配設してもよい。打撃位置毎に接触
抵抗値を変化させることも考えられるものである。
第４図はこの実施例に係る出力時間検出手段13の一例
としての回路を示している。
としての回路を示している。
この図において、マレット等による打撃についてその
打撃力強度（打撃速度）に対応して可変抵抗値Rxが変化
するものであり、Ｘ点の電位Vxがこの変化に対応して変
化するものである。
打撃力強度（打撃速度）に対応して可変抵抗値Rxが変化
するものであり、Ｘ点の電位Vxがこの変化に対応して変
化するものである。
従って、コンパレータ41は基準電圧Vsとこの電位Vxと
を比較してＹ端子より第５図に示す打撃力の強度（打撃
速度）に対応した矩形波の信号を出力する。
を比較してＹ端子より第５図に示す打撃力の強度（打撃
速度）に対応した矩形波の信号を出力する。
第５図において、長い出力時間T1は打撃力の強度が弱
くゴムの接触時間が長い場合、短い出力時間T2は打撃力
の強度が強い場合である。
くゴムの接触時間が長い場合、短い出力時間T2は打撃力
の強度が強い場合である。
そして、この出力時間信号は打撃力信号形成手段15に
よって打撃力信号として形成されるものである。さら
に、この打撃力信号を音源回路に音量レベル信号として
出力するものとする。
よって打撃力信号として形成されるものである。さら
に、この打撃力信号を音源回路に音量レベル信号として
出力するものとする。
なお、この第５図に示す矩形波パルスはその時間T1、
T2を例えば基準パルスによってカウントしてその数値を
音量レベル信号として使用したり、さらには、この矩形
波出力の立上り、立下りをキーのON・OFF、その他のデ
ータのON・OFF信号として使用してもよい。
T2を例えば基準パルスによってカウントしてその数値を
音量レベル信号として使用したり、さらには、この矩形
波出力の立上り、立下りをキーのON・OFF、その他のデ
ータのON・OFF信号として使用してもよい。
また、第８図に併記してあるが、出力電圧の上昇速度
に着目して、所定基準の電圧上昇を達成するのに要する
時間（区間出力時間）から打撃力の強度を推定するよう
にしても良い。長い区間出力時間TSは打撃力の強度が弱
くゴムの接触時間が長い場合、短い区間出力時間Thは打
撃力の強度が強い場合にそれぞれ対応している。このよ
うな検出方法によっても、第９図と類似の曲線が得られ
る。
に着目して、所定基準の電圧上昇を達成するのに要する
時間（区間出力時間）から打撃力の強度を推定するよう
にしても良い。長い区間出力時間TSは打撃力の強度が弱
くゴムの接触時間が長い場合、短い区間出力時間Thは打
撃力の強度が強い場合にそれぞれ対応している。このよ
うな検出方法によっても、第９図と類似の曲線が得られ
る。
［効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、打撃力の
強度を大小にかかわらず正確に検出することができる。
これは導電物質等の厚肉弾性層の過疎化の影響を受けな
いからである。また、本発明によれば、正確な打撃力強
度を表す打撃力信号を形成することができる。
強度を大小にかかわらず正確に検出することができる。
これは導電物質等の厚肉弾性層の過疎化の影響を受けな
いからである。また、本発明によれば、正確な打撃力強
度を表す打撃力信号を形成することができる。
第１図は本発明の第１実施例に係る打撃力検出装置の全
体構成を示すそのブロック図、 第２図は第１実施例の打撃力検出装置の打撃部を示すそ
の縦断面図、 第３図は同じくその打撃部の電極構成を示す平面図、 第４図はその出力時間検出手段を示す回路図、 第５図はその出力時間検出回路の出力波形を示すグラ
フ、 第６図は第１実施例の打撃状態を示す打撃部の縦断面
図、 第７図は第１実施例の打撃位置を示す電極構成部分の平
面図、 第８図は第１実施例の圧電変換手段による出力電圧の波
形図、 第９図は該出力電圧の出力時間と打撃力強度との関係を
示すグラフ、 第10図は先願に係る打撃力検出装置の出力電圧の波形
図、 第11図はその出力電圧のピーク値と打撃力強度との関係
を示すグラフである。 11……圧電変換手段、 13……出力時間検出手段、 15……打撃力信号形成手段。
体構成を示すそのブロック図、 第２図は第１実施例の打撃力検出装置の打撃部を示すそ
の縦断面図、 第３図は同じくその打撃部の電極構成を示す平面図、 第４図はその出力時間検出手段を示す回路図、 第５図はその出力時間検出回路の出力波形を示すグラ
フ、 第６図は第１実施例の打撃状態を示す打撃部の縦断面
図、 第７図は第１実施例の打撃位置を示す電極構成部分の平
面図、 第８図は第１実施例の圧電変換手段による出力電圧の波
形図、 第９図は該出力電圧の出力時間と打撃力強度との関係を
示すグラフ、 第10図は先願に係る打撃力検出装置の出力電圧の波形
図、 第11図はその出力電圧のピーク値と打撃力強度との関係
を示すグラフである。 11……圧電変換手段、 13……出力時間検出手段、 15……打撃力信号形成手段。
Claims (2)
- 【請求項１】打撃力を検出してこれに対応する電圧信号
を出力する圧電変換手段と、 この電圧信号の出力と時間との関係を所定の基準に基づ
いて検出して時間信号を出力する出力時間検出手段と、 この時間信号に基づいて打撃力の強さを表す打撃力信号
を形成する打撃力信号形成手段とを備えたことを特徴と
する打撃力検出装置。 - 【請求項２】上記圧電変換手段は、 所定間隔離れて対向して配設され、弾性変形することに
より接触する一対の導体と、 これらの一対の導体の接触時に通電する通電手段とを有
する特許請求の範囲第１項記載の打撃力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63050277A JP2576571B2 (ja) | 1988-03-02 | 1988-03-02 | 打撃力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63050277A JP2576571B2 (ja) | 1988-03-02 | 1988-03-02 | 打撃力検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01223935A JPH01223935A (ja) | 1989-09-07 |
| JP2576571B2 true JP2576571B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=12854442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63050277A Expired - Fee Related JP2576571B2 (ja) | 1988-03-02 | 1988-03-02 | 打撃力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2576571B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7805276B1 (en) | 2007-12-18 | 2010-09-28 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Impact detection system |
| JP5428578B2 (ja) * | 2009-06-29 | 2014-02-26 | ヤマハ株式会社 | 打撃入力回路 |
| JP6083723B1 (ja) * | 2016-09-15 | 2017-02-22 | 株式会社三重木型製作所 | 接触検出装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4503705A (en) * | 1982-02-24 | 1985-03-12 | The Langer Biomechanics Group, Inc. | Flexible force sensor |
| JPS62194421A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-26 | Nippon Ceramic Kk | 衝撃検知センサ |
-
1988
- 1988-03-02 JP JP63050277A patent/JP2576571B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01223935A (ja) | 1989-09-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |