捲起式電子鋼琴的製作方法
2023-11-30 16:24:26
專利名稱：捲起式電子鋼琴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠捲起鍵盤的電子鋼琴，更具體的說，本發明涉及一種其音色與真正鋼琴相似的捲起式電子鋼琴，所述捲起式電子鋼琴比現有的電子鋼琴更小、更輕，並且易於使用。依照本發明的電子鋼琴包括邊緣部件，所述邊緣部件包括壓電材料並且執行開/關功能；鍵盤，其覆蓋物由矽材料製成並且能夠被摺疊/打開；以及控制部件，用於控制並且放大壓電信號，所述控制部件可以與所述鍵盤分離，並且可以執行有線/無線的發送/接收功能。
背景技術：
本發明涉及一種電子鋼琴，更具體的說，本發明涉及一種捲起式電子鋼琴，所述捲起式電子鋼琴用於控制並且放大電信號，其音色與真正鋼琴相似，所述捲起式電子鋼琴在對孩子的音樂教育方面十分有用，並且因其尺寸小且重量輕而易於攜帶。
通常，孩子們使用用於音樂課的類似於鋼琴的按鍵樂器來分別進行實際培訓。在孩子們使用的具有代表性的個人鍵盤樂器中，具有大約兩個八度的硬鍵盤已被人們所熟知，其藉助於進口、通過吹進空氣來進行彈奏。作為一個例子，公開號為88-13187的韓國實用新型專利公開了一種使用依照IC(集成電路)的電子電路設計的電子鋼琴。然而，對於所述電子鋼琴來說，不可能依照按壓鍵盤的力量強度來控制音量。此外，所述電子鋼琴只具有開/關功能。作為更加先進的電子鋼琴，可以是連接到計算機的鍵盤樂器，但是其具有簡單的開/關功能。
此外，由於上述鍵盤樂器尺寸大，所以攜帶麻煩，並且因其較差的使用和功能效用而無法對音樂教育提供多少幫助。換言之，對於現有的鍵盤樂器來說，使其音色聽起來與真正鋼琴相似並且表現出聲強是十分困難的。
對於另一個例子來說，美國專利第6,259,006號公開了一種電子鋼琴，所述電子鋼琴提供了一些能夠克服上述問題的裝置。所述電子鋼琴是可便攜並且可摺疊的，尺寸小且重量輕，並且可以連接到計算機。此外，所述電子鋼琴的音色與真正鋼琴的相似。然而，所述電子鋼琴存在這樣的問題，即當在通電的情況下摺疊鍵盤時，按下的按鍵會產生很大的噪音。此外，如果用戶沒有關掉電源並且粗心地捲起鍵盤，那麼因為電子鋼琴具有頭戴耳機而不是揚聲器，所以鍵盤在沒有被用戶感覺的情況下、會連續產生很大的噪音達相當長的時間。由此，在電子鋼琴的電子裝置裡面可能具有電氣的不良作用。
上述美國專利在產生聲音的方法上還存在另一個問題。真正鋼琴沒有顫音影響。然而，在沒有壓電材料感知輸入的周期的電子鋼琴中，如果用戶首先按下鍵盤的按鍵，然後改變他/她手指的壓力，那麼會出現顫音影響。此外，如果用戶慢慢地並且深深地按下鍵盤，那麼壓電材料上的壓力逐漸提高，由此，因電流逐漸提高而使得音量也逐漸提高。相反，如果用戶慢慢地減輕他/她手指的壓力，那麼壓電材料上的壓力逐漸減小，由此，因電流逐漸減小而使得音量也逐漸減小。在再現真正鋼琴的音色的過程中，其可能會成為相當大的問題。如
圖1所示，真正鋼琴以這樣一種方式來產生聲音，所述方式為當用戶按下按鍵(100)時，音錘(200)敲擊弦(300)。由此，當用戶按下按鍵一次，音錘就敲擊弦一次，由此不會出現顫音影響。所述顫音影響是使語音或者樂器的聲音顫動，並且不同於作為音符快速重複的顫音。例如，弦樂器的顫音通過手指在弦上快速的移動來產生，而管樂器的顫音通過控制呼吸來產生。
依照上述美國專利的具有不完善的壓電材料的工作結構的電子鋼琴可以在一定程度上實現與真正鋼琴相似的音色，但是無法實現以音錘敲擊弦的方式產生的聲音效果。此外，雖然上述美國專利通過使用簡單的接觸方法而不是使用壓電材料來實現真正鋼琴的音色，但是簡單的接觸方法無法控制音的強度。換言之，它無法依照按下按鍵的強度來實現聲音效果。所述美國專利可以通過使用踏板來制音或者維持聲音，但是無法實現加強聲音的作用。
傳統的可摺疊式電子鋼琴的另一個缺點在於用戶不可以在一個寬度比鍵盤的長度窄的地方彈奏電子鋼琴。通常，教室中的課桌具有大約60釐米的長度，因此，在課桌上鋪開具有與真正鋼琴相同尺寸的按鍵、且具有四個八度以上的鍵盤會出現一些困難。換言之，鍵盤的一些部分從課桌的頂端落下，由此，因為處於摺疊部分的按鍵已經被按下，所以幾乎不可能彈奏電子鋼琴。
發明內容
據此，本發明致力於提供一種新的捲起式電子鋼琴，所述捲起式電子鋼琴能夠基本上消除因現有技術的限制和缺點所產生的一個或多個問題。
本發明的目的在於提供一種捲起式電子鋼琴，其因可摺疊式鍵盤而具有較小尺寸，在按下按鍵的過程中、可以依照壓力的強度和持續時間來產生聲音，可以通過防止顫音影響來實現與真正鋼琴相似的音色，可以經由有線/無線的通信進行控制，並且因為它具有獨立的鍵盤和控制部件的可去除結構而甚至可以在狹窄的空間中彈奏，並且因其尺寸小且重量輕而易於孩子們在音樂課中使用。
為實現所述目的及其他優點並且依照本發明的目的，如在此具體實現並且廣泛描述的那樣，本發明提供了一種捲起式電子鋼琴，所述捲起式電子鋼琴包括由壓電材料製成的鍵盤，並且包括用於控制並且放大壓電信號的控制部件。
當用戶按下鍵盤按鍵時，本發明的電子鋼琴的鍵盤通過壓電聚合物薄膜、由電動勢而產生信號，所述壓電聚合物薄膜諸如是聚偏二氟乙烯(poly vinylidene fluoride，簡稱「PVDF」)或者壓電纖維。所述壓電聚合物薄膜依照壓緊的強度以及持續時間來生成電壓。在控制部件中利用聲音晶片控制並且放大所生成的信號，且發送給揚聲器。
本發明的捲起式電子鋼琴的鍵盤具有4～8個八度，並且可以捲起以形成圓筒。所述鍵盤包括用於與控制部件連接的連接構件。所述連接構件由柔性材料製成，其可以機械地抵抗因摺疊/打開操作而產生的張力。此外，依照真正鋼琴的標準結構來設計鍵盤的白色鍵和黑色鍵。鍵盤內部是諸如PVDF或者壓電纖維的壓電聚合物薄膜，其生成對應於鍵盤每個按鍵的壓電電動勢。除連接構件之外，鍵盤的覆蓋物由柔性橡膠製成。因此，本發明的電子鋼琴可以容易地捲起以形成較小的尺寸，並且總是便於攜帶。所述控制部件包括被設計成具有微處理器和聲音晶片的電子電路。
在本發明的電子鋼琴中，即便在通電並且按下按鍵的情況下捲起鍵盤也不會產生很大的噪聲，這是由於鍵盤部分的邊緣構件包括不同於鍵盤內部包含的壓電材料的第二壓電材料。當第二壓電材料被彎曲時，其產生電壓。如果過度地彎曲壓電材料、並且由此引起的電壓高於合適的電壓，那麼控制部件根據該電壓來產生用於控制電功率的信號。因此，所述捲起式電子鋼琴可以在無需斷電的情況下消除因摺疊鍵盤而產生的很大的噪聲。
因為本發明可以消除顫音影響，所以所述捲起式電子鋼琴可以產生與真正鋼琴相似的音色。壓電材料的通性之一是電壓因電阻受壓發生改變而改變。依照電壓變化，從聲音晶片生成的音量發生改變。依照現有技術的電子鋼琴只有當以均勻的力按下按鍵時，才會聽起來像音錘敲擊弦發出的真正鋼琴的音色。雖然用戶在彈奏簡單的音符期間不會發覺差異，但是因彈奏複雜音符時壓電材料的通性而能夠使他/她感到不便。例如，如果第一個手指按下第一按鍵、同時第二個手指連續地按下第二按鍵時，那麼第一手指難於以均勻的力連續地按下第一按鍵。為消除此問題，依照本發明的電子鋼琴的鍵盤具有檢測加壓啟動的功能，以及檢測固定時間內壓電材料電壓變化的功能，由此防止顫音影響。也就是說，當手指接觸到按鍵時，能夠感知在超過固定壓力處的壓電材料開始變形，並且當此後沒有獲得所生成的電壓的改變時，在以所要求的力按下按鍵之後立即獲得電壓。然後，如果將按鍵上的壓力減小到小於固定壓力，並且將壓電材料恢復為初始狀態，那麼鍵盤停止產生聲音。因此，在彈奏電子鋼琴的過程中，可以防止不必要的顫音影響。
依照本發明的捲起式電子鋼琴可以在狹窄的空間中有效地彈奏，這是因為其具有控制鍵盤八度數目的功能，由此消除拆開鍵盤的不便。
此外，將捲起式電子鋼琴分為控制部件和鍵盤，並且可以按照有線或者無線的方式來控制。當將電子鋼琴分為控制部件和鍵盤時，將依照從鍵盤生成的電壓變化的信號轉換為數位訊號，並且將所述數位訊號和唯一的ID值(唯一的設備編號)發送到控制部件。所述控制部件識別所接收的ID值，並且依照所接收的數位訊號產生聲音。
鍵盤的覆蓋物由諸如橡膠的柔性材料製成，優選的是矽橡膠。所述矽橡膠具有優良的耐熱性、抗冷性以及防潮性。所述矽橡膠具有不良的粘合性，但是此缺點可以通過重整其表面而得以消除。
當然，可以生產具有簡單結構的捲起式電子鋼琴。如果使用PCB而不是壓電材料，並且省略無線功能，那麼可以以很低的成本生產具有足夠功能的捲起式電子鋼琴。
依照本發明的捲起式電子鋼琴可以通過將模擬信號轉換為數位訊號來存儲並且再現作為音樂文件彈奏的錄音，其中所述捲起式電子鋼琴與諸如個人計算機的外圍設備相連。
附圖簡述通過結合附圖的以下的詳細說明，可以更加全面地理解本發明的其他目的和優點，其中圖1是說明真正鋼琴中聲音生成原理的示意圖；圖2是描述依照本發明的電子鋼琴的框圖；圖3a是依照本發明實施例的鍵盤的剖視圖；圖3b是依照本發明另一個實施例的鍵盤的剖視圖；圖3c是依照本發明又一個實施例的鍵盤的剖視圖；圖4是說明依照本發明的捲起式電子鋼琴的可去除結構的示意圖；圖5是說明依照本發明的具有踏板的捲起式電子鋼琴的示意圖；圖6是說明依照本發明的捲起式電子鋼琴的外部的示意圖；圖7以剖視圖說明了依照本發明的捲起式電子鋼琴的摺疊狀態；圖8以透視圖說明了依照本發明的捲起式電子鋼琴的摺疊狀態；圖9是依照本發明的捲起式電子鋼琴的透視圖。
具體實施例方式
現在將詳細地說明本發明的優選實施例，其中的例子依照附圖進行舉例說明。
參見圖2，鍵盤(10)根據用戶彈奏的壓力強度和持續時間、使用具有壓電特性的PVDF或者壓電纖維來輸出電動勢的信號。也就是說，當將電流施加到PVDF中時，PVDF依照壓力強度和持續時間來產生電壓。將輸出信號在具有聲音晶片的控制部件(20)中放大，然後聲音經由揚聲器(22)出來。所述聲音晶片可以提供幾十或者幾百種音色。
此外，依照本發明的聲音晶片(24)可以提供與真正鋼琴相同的聲音效果。將以不同壓力按下真正鋼琴的按鍵時所產生的聲音的不同幅值製成數據，並且將所述數據與來自於壓電材料(15)的電壓相比較，所述電壓是當按下電子鋼琴鍵盤(10)的按鍵時產生的。然後，將對應於所述電壓的數據存儲在聲音晶片(24)中，以便產生與真正鋼琴相同的聲音幅值。
具體來說，鍵盤(10)內部是感知壓力的壓電材料，其由導電圖案薄膜進行封裝，並且形成絕緣體，以便封裝導電圖案薄膜。參見圖3a，將上部和底部導電圖案薄膜(16)設置在壓電材料(15)的上面和下面，並且設置上下絕緣體(17)以便封裝導電圖案薄膜(16)。然後，將減震構件(18)設置在上部絕緣體(17)之上。鍵盤(10)的覆蓋物由矽橡膠(19)製成。絕緣體(17)抑制在鍵盤(10)的表面上產生的靜電。
在上述鍵盤結構中，當按下鍵盤(10)的按鍵時產生的電壓由控制部件(20)的微處理器(23)控制。由微處理器(23)控制的信號經由聲音晶片(24)、放大器以及揚聲器變成聲音。當用戶按下鍵盤(10)的按鍵，將壓力施加到矽橡膠(19)上，並且將壓力傳送到減震構件(18)。如果所述壓力小於預定值，那麼所述減震構件(18)不向絕緣體(17)傳送該壓力。也就是說，在僅僅將手指放在鍵盤上的情況下，由柔軟材料製成的減震構件(18)吸收所述壓力以便抑制聲音的生成。此外，減震構件(18)可以按不同密度和厚度形成，以便提供真正鋼琴的觸覺。如果減震構件(18)太薄或者太軟，那麼所述鍵盤會降低按下真正鋼琴的按鍵的感覺。如果減震構件(18)太厚，那麼鍵盤不易於捲起。如果減震構件(18)太硬，那麼需要比按下真正鋼琴按鍵更大的壓力來按下該按鍵。由此，減震構件(18)必須依照用戶的感受、由具有合適的密度和厚度的材料製成。
如果將合適的壓力施加到減震構件(18)上，那麼設置在減震構件(18)下面的絕緣體(17)被按下，然後，按下絕緣體(17)下面的導電圖案薄膜(16)，以便將壓力傳送到壓電材料(15)。所述導電圖案薄膜(16)是用於將壓電材料(15)上的電壓變化傳送到控制部件中的裝置。發送的壓力使壓電材料(15)變形，由此改變壓電材料中的電阻以便最終改變電壓。
然後，控制部件中的微處理器(23)立即產生第一信號。甚至在微處理器產生第一信號之後，壓力繼續提高，直到它達到預期強度。如果完全傳送了預期強度，那麼壓電材料(15)的變形率減少，微處理器在電壓和電阻的變化方面的感知降低，並且在檢測到預期強度之後立即產生第二信號。
第一和第二信號之間的時間間隔對應於從用戶開始按下真正鋼琴的按鍵到他/她完成並以預期強度按下該按鍵時的周期。也就是說，所述時間間隔對應於從用戶按下真正鋼琴的按鍵到真正鋼琴中的音錘敲擊弦時的周期。微處理器(23)控制聲音晶片以便在第一和第二信號之間的時間間隔內產生聲音。微處理器(23)在產生第二信號之後產生聲音。此外，在完全按下至預期強度之後，為了防止因壓力的細微變化導致的顫音影響，將對應於第二信號的電壓變化中的幅值與預先存儲在聲音晶片(24)中的數據相比較，以便只產生單個合適的聲音。因此，當每次按下按鍵時，產生單個聲音。設置由第二信號產生的聲音，以便依照按壓的強度來減小，就像當用戶繼續按下按鍵時其聲音慢慢地減小的真正鋼琴那樣。此外，設置聲音以便像真正鋼琴那樣，在用戶將其手指從按鍵移開之後聲音立即停止。
據此，本發明可以防止從現有的電子鍵盤上產生的變化的電子聲音，而是可以產生真正鋼琴的清晰的聲音。變化的電子聲的例子包括在第一和第二信號之間的時間間隔期間音量逐漸提高的漸強影響，在按下一個按鍵同時連續按下另一個按鍵時、由於手指移動產生的顫音影響，以及在將手指從按鍵移開的片刻時間間隔期間、音量逐漸減小的漸弱影響。
鍵盤的覆蓋物由柔性橡膠製成，優選的是由矽橡膠構成，以便使鍵盤可以捲起。所述矽橡膠具有優良的耐熱性、抗冷性以及防潮性。此外，壓印在矽橡膠表面上的圖案能夠很好地保持。另一方面，矽橡膠具有缺陷，即矽橡膠之間的粘附力很差。然而，本發明可以通過重整矽橡膠表面來克服所述缺陷。矽橡膠的重整的表面可以堅固地互相粘附。
重整矽橡膠的方法包括以下步驟將惰性氣體注入真空室；通過施加等離子體勢(potential)、使惰性氣體成為等離子態，以便使惰性氣體非常迅速地移動；以及使用等離子態的惰性氣體、在矽橡膠的表面上形成細凹槽。粘合劑滲入細凹槽，以便使由矽橡膠製成的鍵盤覆蓋物的上盤可以附著於鍵盤覆蓋物的下盤。矽橡膠表面經過重整，可以使用廉價的一般粘合劑來連接鍵盤覆蓋物的上下盤，而無需使用用於矽橡膠的昂貴的專用粘合劑。重整的矽橡膠在重複摺疊和打開操作時，可以保持附著力。
將鍵盤的形狀印製在鍵盤覆蓋物的上盤上。這裡，具有細凹槽重整矽橡膠的另一個優點在於當將白色鍵和黑色鍵印製在鍵盤覆蓋物的上盤上時，因為油墨可以輕易地經由細凹槽滲入矽橡膠中，所以可以明顯地減少印製次數。例如，在使用常見的矽橡膠的情況下，在印製過程中，將白色油墨塗三次，而將黑色油墨塗兩次。另一方面，在使用重整的矽橡膠的情況下，將白色油墨塗兩次而將黑色油墨塗一次。此外，即使採用普通的油墨、而非昂貴的油墨，也可以實現優良的印製質量。
在依照本發明的捲起式電子鋼琴的鍵盤(10)中，邊緣構件內部是第二壓電材料。所述第二壓電材料是克服這樣一種缺陷的裝置，所述缺陷為當在通電的情況下捲起鍵盤時、將產生很大的噪聲。如果所述第二壓電材料因摺疊鍵盤或者粗心使用而太過彎曲以超過特定角度的話，那麼它被變形以改變電阻，由此改變電壓，並且最終關閉電源。作為另一個實施例，通過壓電材料產生的電壓會關閉電源，並且當將壓電材料打開以小於特定角度時，打開電源。這種電源開/關方法包括僅僅由一電源開關來開/關；由電源開關來開/關並且由邊緣構件中的所述第二壓電材料關閉；由電源開關來開/關並且由邊緣構件中的所述第二壓電材料開/關；以及僅僅由邊緣構件中的所述第二壓電材料開/關。
因為控制部件(20)具有可以控制鍵盤(10)的有效範圍的按鈕，所以依照本發明的捲起式電子鋼琴可以在狹窄的空間中容易地彈奏。鍵盤(10)可以具有任意的八度範圍，優選的是3～8個八度。所述控制部件(20)可以依照空間的可用性來選擇鍵盤(10)的有效範圍。例如，鍵盤的有效範圍可以從控制部件(20)開始，根據八度單位或者按鍵單位、從1個八度到8個八度來選擇。或者，在不考慮控制部件附近的情況下，根據八度單位或者按鍵單位任意地選擇鍵盤的有效範圍。因此，與其鍵盤部件隨時被折卸或者附加的麻煩的傳統電子鋼琴相比，所述捲起式電子鋼琴可以通過簡單地操作按鈕、在狹窄的空間中方便地彈奏。
參見圖4，本發明的捲起式電子鋼琴具有一種可去除結構，其中控制部件和鍵盤是獨立的，並且可以經由有線的或者無線的方式來加以控制。在經由無線方式控制的情況下，需要多個附加元件，諸如用於鍵盤的獨立供電單元，將從鍵盤(10)產生的電壓變化轉換為數位訊號的A/D轉換器，向數位訊號添加唯一的ID值(即，唯一的設備編號)的信號處理部件，以及用於發送具有唯一ID值的信號的發送部件。將所述供電單元、A/D轉換器、信號處理部件以及發送部件安裝在連接構件(14)中。所述控制部件(20)具有另外的接收器，用於接收來自於鍵盤(10)的信號。只有在微處理器(23)識別出信號中包括的唯一ID以後，在控制部件中所接收的信號才被感知。以此來防止當多個人同時彈奏電子鋼琴時會發生錯誤。
本發明的捲起式電子鋼琴依照有線或者有線/無線同時方式而包括不同的部件。在將鍵盤(10)與控制部件(20)相耦合的有線方式的情況下，由電模擬信號產生聲音。在有線/無線同時方式的情況下，通過模擬信號到數位訊號的轉換過程來產生聲音。因此，根據從數字和模擬信號中選出哪個信號來適當地選擇必要的部件。
在使用數位訊號的方式的情況下，可以將電子鋼琴連接到諸如個人計算機和USB驅動器的外圍設備，以便將彈奏的內容記錄為音樂文件。此外，在使用數位訊號的無線方式的情況下，可以將軟體而非硬體用作控制部件。例如，可以從網際網路網站上下載待用作控制部件的程序。以此方法，必須添加用於接收來自於鍵盤的信號的接收器。在使用個人計算機而不是控制部件的情況下，從網際網路網站中下載待用作控制部件的程序，然後，與計算機中的USB接收板相耦合的接收器接收從鍵盤發送的信號，以產生聲音。
當將諸如可攜式電話以及個人數字助理(PDA)的個人電信裝置用作控制部件時，從網際網路網站上下載待用作控制部件的程序，然後，與個人電信裝置中的接口相耦合的接收器接收從鍵盤發送的信號，以產生聲音。此外，通過在外部電信設備中安裝待用作控制部件的程序，可以更加有效地使用捲起式電子鋼琴。
所述捲起式電子鋼琴可以具有使用PCB(印刷電路板)的更為簡單的結構。與利用壓電材料以及微處理器的方法相比，雖然所述PCB具有其體法實現聲強的缺點，但是所述PCB十分廉價，並且可以提供簡單的結構。例如，所述捲起式電子鋼琴包括具有PCB薄膜以及矽橡膠的雙板的鍵盤，並且包括具有簡單的聲音晶片而非微處理器的控制部件覆蓋物。
參見圖3b，在上部PCB(1)的下表面上形成有由絕緣材料製成的多個突起(3)，以便當按下鍵盤按鍵時，在上部PCB(1)和下部PCB(2)之間保持一間隔長度。當按下按鍵時，首先將壓力施加到由矽橡膠(19)製成的鍵盤覆蓋物，並且傳送到減震構件(18)。如果壓力小於適當的值，那麼減震構件不能將所接收的壓力傳輸到絕緣體(17)。也就是說，如果用戶利用他/她的手指輕輕地接觸鍵盤，那麼由柔軟材料製成的減震構件吸收所述壓力以便抑制聲音的生成。如果傳送到減震構件的壓力大於適當的值，那麼將壓力按順序傳送到絕緣體(17)以及所述PCB。將上下PCB經由每個按鍵的金屬連線(metalinterconnection)與聲音晶片相連。在重複摺疊和打開的操作中，所述PCB(1和2)可以保持靈活性和彈性，並且通過電流產生聲音，其中所述電流當上部PCB與下部的PCB接觸時流過。
作為另一個實施例，所述電子鋼琴可以包括壓電材料以及PCB。參見圖3c，鍵盤(10)包括減震構件(18)、絕緣體(17)、壓電材料(15)、上部PCB(1)以及下部PCB(2)。與只使用電信號的方法相比，這種鍵盤結構可以簡化微處理器(23)和聲音晶片(24)的功能，並且克服在只利用PCB而無法感知壓力強度的情況下的缺點。就壓電材料(15)和微處理器(23)之間的關係而論，如果僅僅使用壓電材料(15)，那麼依照使用第一和第二信號的時間、通過脈衝信號來控制聲音的產生。然而，如果一起使用壓電材料和PCB，那麼不需要第一信號。也就是說，由於在電流流過上部和下部PCB之間後、從壓電材料(15)產生電壓的時間減少，所以只產生一個信號，而沒有產生第一和第二信號兩者。一旦上部PCB與下部PCB接觸，來自於壓電材料的電壓值被感知，並且產生確定音量的信號。
真正鋼琴具有兩個或三個踏板。所述踏板控制與手指移動相關的聲音強度和長度。存在幾種類型的踏板，諸如制音踏板、柔音踏板、持音踏板以及消音踏板。所述阻尼踏板升高所有的制音器(放在弦上用於停止聲音的氈墊)，並且讓所有的弦在無需保持按鍵按下的情況下振動。如果用戶壓下制音踏板，那麼按壓弦的制音器(dampers)同時遠離弦，並且在用戶將他/她的手指從按鍵移開後保持弦振動達很長時間之久，由此提供更大的音量、豐富的音質以及充足的音色。如果用戶壓下柔音踏板，那麼音錘接近弦以縮短音錘移動以敲擊弦的間隔，由此產生柔音。持音踏板是一種在聲學三角鋼琴中出現的有選擇性的延音踏板。當踏板被嚙合的時候，它僅僅維持按下的按鍵的聲音。所有其他音符保持不變。如果用戶壓下消音踏板，那麼氈墊被設置在音錘和弦之間，以便音錘敲擊氈墊後面的弦，由此顯著地降低音量。
參見圖5，通過連接踏板和聲音晶片，真正鋼琴中的踏板的不同功能可以在本發明的捲起式電子鋼琴中實現。所述踏板可以依照鋼琴類型有選擇地設立，例如依照三角鋼琴或者直立式鋼琴，並且與所述控制部件相連。
圖6以平面圖(30)、左視圖(40)以及前視圖(50)舉例說明了依照本發明的捲起式電子鋼琴的外部。在平面圖(30)中，鍵盤(10)包括具有690.5毫米長、170.0毫米寬的四個八度，因此，它具有供音樂課之用的適當尺寸。在前視圖(50)中，鍵盤(10)包括具有0.5毫米高的白色鍵(11)、比白色鍵高0.5毫米的黑色鍵(12)以及具有2.5毫米高的鍵盤墊(13)。因此，所述鍵盤具有3.5毫米的厚度，因而易於摺疊和攜帶。其他部件的高和長以及黑色鍵(12)的高可以任意地調節。連接鍵盤(10)和控制部件(20)的連接構件(14)在重複摺疊和打開操作時可以堅固地保持連接。所述控制部件(20)優選的是具有120.0毫米長、170.0毫米寬並且38.0毫米高。依照真正鋼琴的標準結構來設計白色鍵和黑色鍵。鍵盤(10)內部是壓電聚合物薄膜，以形成對應於鍵盤每個按鍵的壓電電動勢。所述控制部件(20)包括依照電子電路設計的電路以及控制音量的按鈕。
特別是，在音量按鈕周圍標記了對應於真正鋼琴音量的標準音量，由此使音樂教育的效果最佳化。此外，可以在鍵盤的邊緣構件上另外設置樂譜架，設置該樂譜架的位置需要使樂譜架不會妨礙所述第二壓電材料的功能。
捲起式電子鋼琴的聲音晶片可以產生幾十或者幾百種音色。所述聲音晶片具有幾十或者幾百種樂器的音色和聲響效果的資料庫，所述樂器諸如是鋼琴、吉他、笛、薩克斯管、小提琴、曼多林琴、豎琴等等，以及具有涉及音色以及依照真正鋼琴壓力而產生的聲強的數據。依照所選擇的音色來設置附加功能是尤其重要的。例如，在選擇小提琴音色的情況下，因為真正小提琴不是通過利用音錘敲擊弦、而是通過弦與提琴弓摩擦而發出聲音，所以在微處理器中設置附加功能，以便不因電子鋼琴中壓電材料的電壓變化而產生信號。
圖7以剖視圖舉例說明了依照本發明的捲起式電子鋼琴的摺疊狀態。鍵盤(10)部件內部除連接構件(14)之外、還有軟的壓電聚合物薄膜或者壓電纖維，以及由矽橡膠製成的鍵盤墊(13)，以便使鍵盤易於捲起。因此，所述捲起式電子鋼琴因經摺疊的尺寸小而容易攜帶。
圖8以透視圖舉例說明了依照本發明的捲起式電子鋼琴的摺疊狀態。圖9是依照本發明的捲起式電子鋼琴的透視圖。
依照本發明的捲起式電子鋼琴可以同時產生六個或更多音符，並且可以從供音樂課使用的緊湊的3～4八度、到通用的8個八度來任意地設計。
工業實用性依照本發明的捲起式電子鋼琴具有可摺疊的並且可打開的鍵盤，並且因其重量超輕且尺寸小而容易攜帶。特別是，所述捲起式電子鋼琴產生與真正鋼琴的音色相似的音色。因此，所述捲起式電子鋼琴可以方便地用於音樂課，並且可以增強學習效率。
由於所述捲起式電子鋼琴可以無線地加以控制，所以其可以不受空間約束而在任何地方彈奏。此外，通過將控制部件連接到外圍設備、所述電子鋼琴可以容易地生成音樂文件，由此能夠重複地傾聽彈奏錄音。捲起式電子鋼琴的鍵盤在重複摺疊和打開操作時、可以堅固地保持粘附狀態。
權利要求
1.一種用於在捲起式電子鋼琴中產生聲音的方法，包括以下步驟按下鍵盤按鍵並且將壓力傳送到減震構件；在電壓因壓電材料的變形而開始改變的瞬間產生第一信號，所述壓電材料通過從減震構件傳送的壓力而變形，如果壓力大於一特定幅值、所述減震構件將壓力傳送到壓電材料，如果壓力小於該特定幅值、所述減震構件該吸收壓力；在完全傳送按下按鍵的壓力後、並在壓電材料中的電壓變化變慢或者減少的瞬間產生第二信號；以及產生具有預定音量的聲音，所述預定音量對應於由在產生第二信號的瞬間的電壓幅值所確定的壓力強度。
2.一種用於在捲起式電子鋼琴中產生聲音的方法，包括以下步驟按下鍵盤按鍵並且將壓力傳送到減震構件；當將傳送到減震構件的壓力傳送到壓電材料時，在設置於壓電材料下面的PCB板之間施加電流，PCB板具有對應於鍵盤每個按鍵的金屬連線，如果所述壓力大於一特定幅值、那麼所述減震構件將壓力傳送到壓電材料，如果所述壓力小於該特定幅值、那麼減震構件吸收該壓力；以及產生具有預定音量的聲音，所述預定音量對應於在PCB板之間施加電流後、壓電材料中的電壓變化變慢或者減小的瞬間的電壓幅值所確定的壓力強度。
3.一種用於在捲起式電子鋼琴中產生聲音的方法，包括以下步驟按下鍵盤按鍵並且將壓力傳送到減震構件；如果所述壓力大於減震構件可以吸收的一特定幅值，那麼在具有對應於鍵盤每個按鍵的金屬連線的PCB板之間施加電流，如果所述壓力小於該特定幅值，那麼減震構件吸收所述壓力；以及在PCB板之間施加電流的瞬間產生對應於按鍵的聲音。
4.一種捲起式電子鋼琴，包括可摺疊/可打開的鍵盤，所述鍵盤包括其電阻對應於施加到其上的壓力強度而變化、由此引起電壓變化的壓電材料，將電壓從壓電材料傳送到控制部件的上下導電圖案薄膜，如果壓力大於一特定幅值、將壓力傳送到壓電材料，如果壓力小於該特定幅值、吸收所述壓力的減震構件，形成鍵盤外部的覆蓋物；以及控制部件，用於在電壓因壓電材料的變形而開始改變的瞬間產生第一信號，在完全傳送了按下按鍵的壓力後、在壓電材料中的電壓變化變慢或者減小的瞬間產生第二信號，根據產生第二信號時、從壓電材料所產生的電壓幅值來確定壓力強度，並且產生具有對應於壓力強度的預定音量的聲音。
5.一種捲起式電子鋼琴，包括可摺疊/可打開的鍵盤，所述鍵盤包括其電阻因壓力強度而變化、由此引起電壓變化的壓電材料，將電壓從壓電材料傳送到控制部件的上下導電圖案薄膜，設置在所述壓電材料下面的PCB板，所述PCB板具有對應於鍵盤每個按鍵的金屬連線，如果壓力大於一特定幅值、將壓力傳送到壓電材料，如果壓力小於該特定幅值、吸收所述壓力的減震構件，形成鍵盤外部的覆蓋物；以及控制部件，用於當將壓力傳送到壓電材料時、在PCB板之間施加電流，根據在PCB板之間施加電流後、壓電材料中的電壓變化變慢或者減小的瞬間的電壓幅值來確定壓力強度，並且產生具有對應於壓力強度的預定音量的聲音。
6.一種捲起式電子鋼琴，包括可摺疊/可打開的鍵盤，所述鍵盤包括具有對應於鍵盤每個按鍵的金屬連線的PCB板，如果壓力大於特定幅值、將壓力傳送到壓電材料，如果壓力小於特定幅值、吸收壓力的減震構件，形成鍵盤外部的覆蓋物；以及控制部件，用於產生對應於來自於PCB板的信號的聲音。
7.如權利要求4或者5所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件包括微處理器，用於根據在來自於壓電材料的電壓變化變慢或者減小的瞬間的電壓幅值來確定壓力強度，並且所述控制部件還包括聲音晶片，用於產生具有對應於所確定的壓力強度的預定音量的聲音。
8.如權利要求6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件包括用於根據來自於PCB板的信號產生聲音的聲音晶片。
9.如權利要求7所述的捲起式電子鋼琴，其中所述聲音晶片包括對應於不同壓力強度的音量的資料庫。
10.如權利要求4、5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件具有幾十或者幾百種樂器的音色的資料庫，所述樂器諸如鋼琴、吉他、笛、薩克斯管、小提琴、曼多林琴、豎琴等等。
11.如權利要求4所述的捲起式電子鋼琴，其中將上下導電圖案薄膜分別設置在壓電材料的上面和下面。
12.如權利要求11所述的捲起式電子鋼琴，其中將上部絕緣體設置在上部導電圖案薄膜的上面，而將下部絕緣體設置在下部導電圖案薄膜的下面。
13.如權利要求5所述的捲起式電子鋼琴，其中將上下導電圖案薄膜分別設置在壓電材料的上面和下面。
14.如權利要求13所述的捲起式電子鋼琴，其中將上部絕緣體設置在上部導電圖案薄膜的上面，將下部絕緣體設置在下部導電圖案薄膜的下面，並且將第三絕緣體設置在PCB板的下面。
15.如權利要求6所述的捲起式電子鋼琴，其中將上下絕緣體分別設置在PCB板的上面和下面。
16.如權利要求4、5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中鍵盤的覆蓋物由矽橡膠製成。
17.如權利要求4、5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中在所述覆蓋物的表面上形成有細凹槽，所述細凹槽通過將惰性氣體注入真空室、施加等離子體勢並且噴鍍等離子態的惰性氣體而形成。
18.如權利要求4、5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中鍵盤邊緣構件的內部是第二壓電材料，將所述第二壓電材料用作當鍵盤被彎曲以超過特定角度時、根據從第二壓電材料產生的電壓來關掉電源的裝置。
19.如權利要求4、5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件還包括用於選擇鍵盤的有效範圍的選擇構件。
20.如權利要求5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述PCB板包括上盤和下盤。
21.如權利要求20所述的捲起式電子鋼琴，其中在上部PCB板的下面形成有多個突起，多個突起用於防止在沒有按下鍵盤按鍵時、在上下PCB板之間產生電流。
22.如權利要求4、5或6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件還包括至少一個踏板，用於控制聲音強度、聲音的長度或者音質。
23.如權利要求4、5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件還包括用於控制音量的音量按鈕，並且在音量按鈕周圍標記了對應於真正鋼琴的音量的標準音量。
24.如權利要求4、5或者6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件還包括A/D轉換器，用於將從鍵盤產生的電壓變化轉換為數位訊號。
25.如權利要求4或者5所述的捲起式電子鋼琴，其中所述鍵盤和控制部件可以是獨立的，並且能夠以有線或者無線方式來操作。
26.如權利要求25所述的捲起式電子鋼琴，其中所述鍵盤還包括信號處理部件，用於將唯一的ID添加到所接收的信號中，並且所述鍵盤還包括發送部件，用於將來自於鍵盤的電信號發送到控制部件。
27.如權利要求26所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件包括接收器，用於在識別出來自於發送部件的信號ID之後、接收來自於發送部件的信號，A/D轉換器，用於將所接收的信號轉換為數位訊號，微處理器，用於根據從壓電材料中產生的電壓變化變慢或者減小的瞬間的電壓幅值來確定壓力強度，以及聲音晶片，用於產生具有對應於所確定的壓力強度的預定音量的聲音。
28.如權利要求26所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件是軟體，所述軟體包括諸如以下功能在識別出來自於發送部件的信號ID之後、接收來自於發送部件的信號，將所接收的信號轉換為數位訊號，根據從壓電材料中產生的電壓變化變慢或者減小的瞬間的電壓幅值來確定壓力強度，以及產生具有對應於所確定的壓力強度的預定音量的聲音。
29.如權利要求6所述的捲起式電子鋼琴，其中所述鍵盤和控制部件可以是獨立的，並且能夠以有線或者無線方式來操作。
30.如權利要求29所述的捲起式電子鋼琴，其中所述鍵盤還包括信號處理部件，用於將唯一的ID添加到所接收的信號中，並且所述鍵盤還包括發送部件，用於將來自於鍵盤的電信號發送到控制部件。
31.如權利要求30所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件包括接收器，用於在識別出來自於發送部件的信號ID之後接收來自於發送部件的信號，A/D轉換器，用於將所接收的信號轉換為數位訊號，以及聲音晶片，用於產生對應來自PCB板的信號的預定音量的聲音。
32.如權利要求30所述的捲起式電子鋼琴，其中所述控制部件是軟體，所述軟體包括諸如以下的功能在識別出來自於發送部件的信號ID之後接收來自於發送部件的信號，將所接收的信號轉換為數位訊號，以及產生對應來自PCB板的信號的預定音量的聲音。
全文摘要
本發明涉及一種能夠捲起鍵盤的電子鋼琴。依照本發明的捲起式電子鋼琴包括具有壓電材料的鍵盤以及具有聲音晶片的控制部件，該控制部件用於控制和放大壓電信號。所述捲起式電子鋼琴具有可摺疊且可打開的鍵盤，並且因其重量超輕且尺寸小而便於攜帶。特別是，所述捲起式電子鋼琴可產生相似於真正鋼琴的音色。因此，所述捲起式電子鋼琴可方便地用於音樂課並且可以提高學習效率。此外，所述捲起式電子鋼琴可以不受空間限制而在任何地方彈奏，並且在鍵盤與控制部件分離後，能夠以無線方式加以控制。
文檔編號G10H1/00GK1602514SQ03801727
公開日2005年3月30日 申請日期2003年8月7日 優先權日2002年8月7日
發明者張泳昭 申請人:張泳昭