專利名稱:氣控式吹奏電子琴的制作方法
一種氣控式吹奏電子琴。
目前，一般電子琴的最大弱點在于不能象常規(guī)樂器那樣隨心所欲地控制“感情力度”。雖然在一些較高檔電子琴中也采取了一些技術來解決這一問題，如增加光電控制的“感情踏板”，在鍵盤下安裝各種力度的感受裝置等。這些方法對力度的控制仍不如常規(guī)樂器那樣自然，并且結構較復雜。也有人將氣控方法用于鍵盤電子琴，但是在演奏上既不方便，又不雅觀，電路結構也較復雜。
本設計的目的在于采用最簡單的結構和電路達到自如地控制感情力度，并且較認真地模擬多種樂器音色的效果。其主要特點是采用一般吹奏樂器的運氣方法來控制電子琴的發(fā)音強弱(即采用氣控方式進行包絡調(diào)制)，并且在演奏指法、持琴姿式、外形結構、琴鍵排列上基本與一般吹奏樂器相同。因而在演奏時具有一般吹奏樂器的演奏和發(fā)音特點。演奏者可以發(fā)揮個人的各種運氣技巧和指法技巧。此外，本琴音域寬廣(達四個八度音程)，不改變指法便可以任意轉調(diào)，還具有臨時升降半音的功能。
圖1為電路原理圖圖2為吹嘴的結構圖，圖3為樣琴結構及外形圖。［(a)為外形結構圖，(b)為外形全圖］本實用新型的電路由下述部份組成(圖1所示)主音階振蕩電路(1)，三角波變換電路(2)，矩形波變換電路(3)，氣控包絡調(diào)制電路(4)，雙T網(wǎng)絡有源濾波電路(5)，顫音調(diào)制電路(6)，穩(wěn)壓電路(7)。(圖1以虛線分割的范圍)主音階振蕩電路(1)由三極管BG1，單晶管BG2組成。其中R1～R7為音階電阻，由常閉按鈕開關K1～K6來控制它們的變化。而產(chǎn)生由5～4一組七個音階。C1、C2、C3為音階振蕩電容，由K7～K8來控制它們的變化，以轉換高、中、低三個八度音區(qū)。平時C1與C2并聯(lián)，振蕩頻率為中音區(qū)，當按下K7時又降C3并聯(lián)上，使電容量加倍，振蕩頻率降低八度。按下K6時將C2與C1的并聯(lián)斷開，使電容量減半振蕩頻率升高八度，用這種方法轉換八度較分頻法簡單，且過渡平滑自然，無斷音。BG1的發(fā)射極電阻W1為轉調(diào)電位器，調(diào)節(jié)它可以使BG2的振蕩頻率在十度范圍內(nèi)連續(xù)改變，但并不影響音階之間音準關系。K6為降半音按鈕，按下它時R7與R9的并聯(lián)斷開，振蕩頻率降低半度。
主音階振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波經(jīng)過由BG4、BG5、D1、D2組成的三角波變換電路(2)和由BG7、BG8組成的矩形波變換電路(3)(圖1)分別變換為三角波和矩形波。這三種波形的音源經(jīng)三檔琴鍵開關K10的選擇組合后送入氣控包絡調(diào)制部分。
以上音階振蕩電路和波形變換電路亦可采用集成電路或專用音樂集成塊來設計。
包絡調(diào)制電路(4)主要由壓電陶瓷片HTD(亦是圖2中的(2))，BG11、BG12、BG13、D3、D4、BG14等組成。其工作原理是從嘴里吹出的氣流直接沖擊壓電陶瓷片HTD，使其兩端產(chǎn)生隨氣流大小而變化的噪聲電壓，此電壓經(jīng)BG11，BG12兩級放大，由射隨級BG13輸出。值得提出的是BG12的發(fā)射極旁路電容取值較小，這樣可以加強低頻噪音的負反饋，使輸出以高頻噪聲為主。此高頻噪聲經(jīng)D3，D4整流，再經(jīng)C12，W3，R42，C14濾波時，濾波網(wǎng)絡的時間常數(shù)可以取較小的值，既可將噪聲絕大部份濾除而得到平滑的直流包絡調(diào)制電壓，又不至于使包絡線的上升時間和下降時間(即音頭和音尾)過于延遲而造成發(fā)音遲鈍。濾波后的包絡調(diào)制電壓直接加到調(diào)制管BG14的基極，控制其集電極與發(fā)射極之間等效導通電阻的變化。使從集電極送入的音源信號按調(diào)制電壓的大小而變化，從而獲得“感情力度”的控制。調(diào)制后的音源信號由發(fā)射極輸出送入由BG15、BG16組成的雙T網(wǎng)絡可調(diào)有源濾波電路(5)。
有源濾波器的雙T反饋網(wǎng)絡電路(5)中接有兩檔按鍵開關K11。當兩鍵均按下時為帶通，單按下K11a時為高通，單按下K11b時為低通，兩鍵均釋放時為全通。當此開關處于帶通或低通狀態(tài)時，通過腳踏板開關K12(它插入CK3從R31，C20給BG16的基極加上漸變的正電壓，其異效電阻減小，使有源濾波器的頻譜向高頻端移動而獲得″哇哇″音。如果用一只電位器來插入CK2，還可調(diào)節(jié)帶通或低通濾波的中心頻率或截止頻率。這樣一個濾波器便可獲得多種濾波效果。再加上三種波形音源的選擇組合，使本琴的音色變化更加豐富。
顫音調(diào)制電路(6)由BG9，BG10組成，它產(chǎn)生5－8Hz的正弦波去調(diào)制主振器。BG18、BG19、D5、LED1、LED2組成穩(wěn)壓器將6V輸入電壓穩(wěn)定為4V，以保持本琴印準及特性穩(wěn)定。
為避免長期使用中出現(xiàn)接觸不良，其中的K1～K6、K7、K8、K9可用小型磁控干簧管代替(干簧管用常閉或轉換觸點型的)這樣按鍵僅控制小磁鐵的上下移動，從而間接控制干簧管的開閉。
吹嘴的結構(圖2)和安裝方法先將泡沫墊圈(3)放入塑料或用其它絕緣材料制成的外殼(4)內(nèi)，再將焊好的引線(6)的壓電陶瓷片(2)安放在泡沫墊圈上，其四周必須密封，且其上下兩面空間及外殼上的出氣孔(7)的位置大小應盡可能以陶瓷片平面為中心對稱。再將卡簧(1)卡在壓電陶瓷片四周以固定壓電陶瓷片。對稱目的在于使外界聲音或音箱反饋音到達其兩個面的強度和相位盡可能相同而互相抵消，從而避免干繞引起發(fā)音失控。而吹氣時只作用在一面，所以它只受吹氣的控制。演奏時將雙線插頭(5)插入CK1(圖1)中。
樣琴結構及外形(圖3)。其中(1)為線路板，(2)為固定圈，(3)為電池倉，虛線(4)為內(nèi)壁的電池負極引線條，(5)為滑動電源開關，(6)為電池后蓋，(7)為吹嘴，(8)為變調(diào)旋鈕，(9)為音階微調(diào)孔。圖中各開關的號序與(圖1)相同。實際應用時，在結構和外觀上可以設計得更加合理和美觀，也可以將琴體下端設計成喇叭口狀，自帶揚聲器發(fā)音。
演奏時持琴姿勢如同吹黑管。指法與竹笛完全相同；雙手食指、中指、無名指分別按在K1～K6上控制5～4七個音階，右手小食指按在K9上控制降半音。左手大姆指按在K7、K8的位置控制高、中低八度音區(qū)轉換。右手姆指控K10進行音色變換。CK1插入吹嘴，CK2接音箱，CK3接腳踏板開關或電位器。將嘴象吹小號那樣對準吹嘴吹氣并變換指法便可進行演奏。
實際使用證明，本琴可以比一般鍵盤電子琴更逼真地模擬多種木管、銅管以及弦樂的音色。加上滑音效果還可以模擬多種民樂音色。其“感情力度”的控制有如歌唱一樣得心應手。而且本琴的演奏的方法也特別簡單。初學者不必在練習運氣上下功夫便可奏出優(yōu)美的音色。只須熟練指法便可演奏。本琴攜帶方便，成本低，可以廣泛地應用于中小學音樂教學，家庭娛樂，也可以在樂隊中代替一些傳統(tǒng)樂器演奏，更適用于在電聲樂隊中擔任一個聲部的演奏。
權利要求
1.一種氣控式吹奏電子琴它是由主音階振蕩電路，顫音調(diào)制電路，三角波變換電路，矩形波變換電路，包絡調(diào)制電路，雙T網(wǎng)絡音色濾波電路，穩(wěn)壓器組成其特征在于它有一個吹嘴一套采用氣控方法進行包絡調(diào)制的氣控包絡調(diào)整電路，并用可調(diào)雙T網(wǎng)絡電路進行音色濾波以取得自如地控制“感情力度”和模擬各種樂器音色的效果。
2.如權利要求
1所說的氣控式吹奏電子琴其特征在于所說的吹嘴主要用塑料或其它絕緣材料制成的外殼，壓電陶瓷片等部件組成。
3.如權利要求
1、2所說的氣控式吹奏電子琴其特征在于所說的壓電陶瓷片在吹嘴外殼內(nèi)安裝時，其上下面兩個空間要求對稱，吹嘴外殼上的出氣孔必須以陶瓷片平面為中心上下對稱。
4.如權利要求
1所說的氣控式吹奏電子琴其特征在于所說的氣控包絡調(diào)制電路是由壓電陶瓷片、放大器、整流濾波器、包絡調(diào)制管組成。
5.如權利要求
1、4所說的氣控式吹奏電子琴其特征在于所說的氣控包絡調(diào)制電路是采用負反饋的方法，在放大的同時切除低頻噪音，以使得濾波器部份R0的時間常數(shù)取值較小。
6.如權利要求
1所說的氣控式吹奏電子琴其特征在于所說的可調(diào)雙T網(wǎng)絡電路中加有開關K11a和開關K11b以實現(xiàn)用一個濾波器完成高通、低通、帶通、全通的濾波效果。
7.如權利要求
1、6所說的氣控式吹奏電子琴其特征在于所說的可調(diào)雙T網(wǎng)絡電路在電容濾波網(wǎng)絡中加有晶體三極管BG16和腳踏板開關以改變帶通濾波的中心頻率從而獲得“哇哇”音的效果。
專利摘要
一種氣控式吹奏電子琴。它是由音階振蕩器，顫音調(diào)制器，三角波變換器，矩形變換器，包絡調(diào)制電路，雙T網(wǎng)絡音色濾波電路，穩(wěn)壓器，吹嘴組成。其主要特點是用氣控方式來自如地控制“感情力度”。同時采用了可調(diào)雙T網(wǎng)絡電路進行音色濾波以取得比一般鍵盤電子琴更逼真地模擬各種樂器音色的效果。其結構簡單，演奏操作方便，攜帶方便。制作成本低，可廣泛用于中、小學音樂教學，家庭娛樂，樂隊演奏更適用于電聲樂隊。
文檔編號G10H5/02GK87209441SQ87209441
公開日1988年2月3日 申請日期1987年6月25日
發(fā)明者王蘭迪 申請人:王蘭迪導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan