使用无网格柔性压阻传感器的便携式模拟钢琴

本申请涉及便携钢琴，特别涉及使用无网格柔性压阻传感器的便携式模拟钢琴。

背景技术：

1、传统的便携式钢琴的基本工作原理是使用与实际钢琴键盘同等大小的柔性材料(一般为橡胶)代替琴键，在每个琴键内部放置一个压力传感器，通过检测有无压力来判断该琴键是否被敲击，若被敲击则驱动扬声器发出对应的声音。其弊端在于：1)无法区分琴键被敲击的具体位置和力度，从而严重影响对实际弹奏声音的模拟效果；2)柔性键盘给手指的力度反馈相比实际钢琴琴键差异较大，长期使用可能会对钢琴弹奏手法有严重误导。

2、现有的使用触点式、导电膜式的手卷钢琴，使用单一触点式或按压导电开关来模拟钢琴的弹奏，从结构上无法模拟真实钢琴不同位置按压琴键的效果，也无法模拟真实钢琴的手感。传统手卷钢琴音色一般，会出现碰音，漏响，错响等现象，多键同时弹下去可能出现失灵或同步率低的现象，演奏不出真实钢琴所具有的强弱效果，仅适用于练习或要求不高的演奏场景。同时，传统手卷钢琴的键程较短，演奏时手感反馈不好，无法模拟真实钢琴的弹奏手感。

技术实现思路

1、本申请提供了使用无网格柔性压阻传感器的便携式模拟钢琴，可用于解决模拟钢琴无法模拟真实钢琴真实弹奏效果的技术问题。

2、本申请提供使用无网格柔性压阻传感器的便携式模拟钢琴，所述模拟钢琴包括：

3、无网格柔性压阻传感器、琴键外壳及传动装置、高回弹泡沫、测量及信号传输电路、微型处理器、音频输出设备；

4、高回弹泡沫与琴键外壳及传动装置的底部相连接；

5、无网格柔性压阻传感器放置于高回弹泡沫上；

6、琴键外壳及传动装置的琴键外壳部分悬空在无网格柔性压阻传感器的上方；

7、无网格柔性压阻传感器与测量及信号传输电路相连接；

8、微型处理器分别与测量及信号传输电路以及音频输出设备相连接。

9、可选的，无网格柔性压阻传感器覆盖单个或者多个琴键外壳及传动装置。

10、可选的，无网格柔性压阻传感器设置有多个电极；

11、无网格柔性压阻传感器左右两侧距离前端不同预设距离处分别成对分布多个电极对；

12、无网格柔性压阻传感器的下方设置一个电极。

13、可选的，无网格柔性压阻传感器的上方还可以设置一个电极。

14、可选的，定制无网格柔性压阻传感器材料为掺杂导电橡胶或者掺杂导电聚二甲基硅氧烷，电极材料为定制铜线，电极设置在掺杂导电橡胶或者掺杂导电聚二甲基硅氧烷边缘。

15、可选的，高回弹泡沫的材料为聚氨酯；

16、高回弹泡沫整体为扁平状长方体，高回弹泡沫顶层面积略大于无网格柔性压阻传感器，高回弹泡沫的厚度为5mm。

17、可选的，琴键外壳及传动装置包括琴键以及传动装置；

18、其中，传动装置包括轮轴以及弹簧；

19、琴键外壳根部连接轮轴，琴键外壳近根部设置弹簧，琴键外壳整体悬空在无网格柔性压阻传感器1的上方。

20、可选的，得到无网格柔性压阻传感器在不同压力大小以及按压时长下的电极对之间的电阻压力-电阻值数据集后；

21、琴键外壳及传动装置用于接受弹奏者施加的压力；

22、无网格柔性压阻触感器用于根据压力改变自身电阻，电极输出模拟信号；

23、高回弹泡沫用于将受到压力快速回弹给弹奏者按压反馈；

24、测量及信号传输电路用于对模拟信号进行处理并传输到微处理器中；

25、微处理器用于根据模拟信号进行判断，并向音频输出设备输出控制信号；

26、音频输出设备用于根据控制信号发出模拟钢琴音。

27、本申请相较于传统的便携式手卷钢琴，使用无网格柔性压阻传感器的便携式钢琴的柔性传感单元可感受压力大小以及位置、持续时间的变化；同时，无网格柔性压阻传感器延展性能好，提高了该类钢琴的便携性，相较于复杂的传感器阵列则可以在保持高精度的前提下，位置精度可达0.1mm，压强精度可达1.7×10-5kpa，大幅度降低成本。基于该无网格柔性压阻传感器的特点，使用此类便携式钢琴可以模拟真实钢琴演奏时不同弹奏力度及弹奏按压点所发出的声音，提高了便携式钢琴在演奏时的真实度及演奏效果。相较于其他手卷式便携钢琴，给硬质琴壳添加了轮轴传动模拟按压琴键过程，使得此类便携式钢琴的手感真实性更好，演奏效果出色。

技术特征：

1.使用无网格柔性压阻传感器的便携式模拟钢琴，其特征在于，所述模拟钢琴包括：

2.根据权利要求1所述的模拟钢琴，其特征在于，无网格柔性压阻传感器(1)覆盖单个或者多个琴键外壳及传动装置(2)。

3.根据权利要求1所述的模拟钢琴，其特征在于，无网格柔性压阻传感器(1)设置有多个电极；

4.根据权利要求3所述的模拟钢琴，其特征在于，无网格柔性压阻传感器(1)的上方还可以设置一个电极。

5.根据权利要求4所述的模拟钢琴，其特征在于，定制无网格柔性压阻传感器(1)材料为掺杂导电橡胶或者掺杂导电聚二甲基硅氧烷，电极材料为定制铜线，电极设置在掺杂导电橡胶或者掺杂导电聚二甲基硅氧烷边缘。

6.根据权利要求1所述的模拟钢琴，其特征在于，高回弹泡沫(3)的材料为聚氨酯；

7.根据权利要求1所述的模拟钢琴，其特征在于，琴键外壳及传动装置(2)包括琴键以及传动装置；

8.根据权利要求1所述的模拟钢琴，其特征在于，得到无网格柔性压阻传感器(1)在不同压力大小以及按压时长下的电极对之间的电阻压力-电阻值数据集后；

技术总结
本申请提供使用无网格柔性压阻传感器的便携式模拟钢琴，包括：无网格柔性压阻传感器、琴键外壳及传动装置、高回弹泡沫、测量及信号传输电路、微型处理器、音频输出设备；高回弹泡沫与琴键外壳及传动装置的底部相连接；无网格柔性压阻传感器放置于高回弹泡沫上；琴键外壳及传动装置的琴键外壳部分悬空在无网格柔性压阻传感器的上方；无网格柔性压阻传感器与测量及信号传输电路相连接；微型处理器分别与测量及信号传输电路以及音频输出设备相连接。

技术研发人员：顾文华,戴祎杰,张建国,朱晓波,吴星倚,张卫东
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6