Cảm biến tuyến tính nào cho bàn phím? [đóng cửa]

Tôi đang cố gắng tạo ra một bàn phím nhạy cảm với vận tốc để phát nhạc.

Tôi phải đo vị trí của từng phím để biết âm thanh phải to như thế nào.

Âm lượng của âm thanh là một hàm của vận tốc của các phím ở cuối gốc. Tôi biết vị trí có thể được phục hồi từ vận tốc bằng cách tích hợp nó.

Điều gì sẽ là rẻ nhất và dễ nhất, nhưng vẫn hợp lý chính xác để làm điều đó?

Tôi không biết chính xác những gì mà chính xác thì ý nghĩa chính xác của ý nghĩa trong bối cảnh. Tôi sẽ phải kiểm tra nó.

Chiều dài của dịch chuyển tối đa là khoảng 2 cm.

EDIT: không như một số câu trả lời dường như gợi ý, độ to KHÔNG phải là chức năng của vận tốc trung bình của phím.

EDIT2: Độ to là chức năng của tốc độ búa tại thời điểm nó chạm vào chuỗi, nhưng phím không đẩy búa cho đến hết đường. Nó thực sự giống như ném một quả bóng vào tường: quả bóng rời tay trong một khoảnh khắc, trước khi nó đập vào tường.

Làm thế nào về cảm biến điện dung? Dán một số lá nhôm vào dưới cùng của phím, nối đất dưới cùng của bàn phím và đo thời gian tăng thông qua điện trở 100k.

Phương pháp này có thể được thực hiện gần như tùy ý chính xác, miễn là bộ xử lý của bạn đủ nhanh để phân biệt sự thay đổi điện dung.

Tôi đã không giải thích mạch rất tốt. Bạn kết nối một đầu ra kỹ thuật số với khóa thông qua một điện trở có giá trị cao, đặt nó ở mức thấp để xả bất kỳ điện tích đi lạc nào, và sau đó đặt nó ở mức cao. Bạn cũng kết nối một đầu vào kỹ thuật số trực tiếp vào phím. Điện dung sẽ từ từ sạc qua điện trở, và bạn tính thời gian cần bao lâu trước khi đầu vào kỹ thuật số bật. Thời gian này bằng hằng số thời gian RC của mạch.

Hầu hết các bàn phím chỉ cần sử dụng hai số liên lạc trên mỗi phím, được định cấu hình để chúng đóng (hoặc mở) tại các vị trí khác nhau trong hành trình của phím. Họ ước tính vận tốc từ thời gian trôi qua giữa hai sự kiện. Ngay cả bàn phím "hành động piano" có trọng số lạ mắt cũng sử dụng phương pháp cảm biến cơ bản này.

Cố gắng đo vị trí và / hoặc vận tốc trực tiếp nghe có vẻ như quá mức cần thiết.

Tôi phải đo vị trí của từng phím để biết âm thanh phải to như thế nào.

Thông thường vận tốc chính được tính bằng cách đo thời gian giữa việc ngắt công tắc lên thường đóng và việc thực hiện chuyển đổi mở thông thường.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Hình 1. Một tiếp điểm bàn phím trước khi thực hiện thường được sử dụng để đo vận tốc.

Âm lượng của âm thanh không chỉ có chức năng vận tốc của các phím ở cuối gốc. ... Chiều dài của dịch chuyển tối đa là khoảng 2 cm.

Trong trường hợp này, bạn cần sắp xếp một cách máy móc các tiếp điểm thường đóng để nó bị đứt trong vài mm cuối cùng của hành trình.

^{mô phỏng mạch này}

Hình 2. Bố trí chuyển mạch cơ học.

Dường như với tôi rằng đặt cược tốt nhất của bạn sẽ là sửa đổi một bàn đạp bass MIDI hiện có cho phù hợp với mục đích của bạn.

Nhận xét của OP cho Dave Tweed:

Tôi nghĩ rằng phương pháp này là không đủ. Đây là lý do: nếu tôi từ từ đẩy phím xuống một nửa đường dẫn, rồi nhanh chóng đẩy nó xuống cuối cùng, âm thanh sẽ to trên một cây đàn piano thực sự, và phương pháp này sẽ nghĩ rằng phím được đẩy rất chậm và do đó phát ra một âm thanh thực sự yên tĩnh. Ngoài ra, nếu tôi muốn lặp lại một ghi chú, tôi sẽ phải để phím hoàn toàn trở về vị trí ban đầu, đó không phải là tất cả những gì tôi sẽ làm trên một cây đàn piano thực sự.

Đó là lý do tại sao tôi đề xuất kích hoạt công tắc chuyển đổi trong vài mm cuối cùng của hành trình.

Bạn nên xem bàn phím analog. Hãy xem video này . Đây chỉ là một ví dụ về khái niệm.

Chỉnh sửa: Ngoài ra, nếu công tắc quang không hoạt động cho bạn, hãy xem điều này:

Có một cuộn in PCB dưới mỗi nắp khóa. Khi bạn nhấn nút cuộn đo sự thay đổi độ tự cảm gây ra bởi quá trình nén và giải nén lò xo, do đó, bạn có thể đọc được chính xác vị trí của công tắc.

Nguồn:
Reddit
Imgur

Nếu biến quan trọng là tác động của "cái búa" mà bạn đang cố gắng mô phỏng, hãy xem xét các cảm biến piezo cho phép bạn đo trực tiếp điều này. Chúng tạo ra một xung có biên độ phụ thuộc vào xung lực tác động.

Một lựa chọn có thể là cảm biến Hall, cảm nhận cường độ của từ trường. Có nhiều loại cảm biến Hall khác nhau cho cảm biến kỹ thuật số và analog, bạn cần một loại có cảm biến tương tự. Ví dụ SI7211 có giá khoảng 0,80 USD.

Bạn cũng cần một nam châm nhỏ bên dưới mỗi phím. Khi nam châm đến gần cảm biến hơn, từ trường sẽ tăng làm tăng điện áp đầu ra của cảm biến.

Bạn có thể coi đây là một nhạc cụ lai / kỹ thuật số lai bằng cách đặt micrô [1] bên trong bàn phím, điều chỉnh âm thanh của các phím. Tín hiệu từ micro tăng đầu vào chuyển đổi dựa trên truyền thống, vì vậy việc chuyển đổi cho bạn biết đó chính là ép, và micro cho bạn biết cách ồn ào bấm phím gần đây nhất là.

2 hoặc nhiều micrô dọc theo chiều dài của bàn phím sẽ cho phép giải mã hợp âm với các nốt to / thấp và các nốt mềm / cao và ngược lại.

[1]: Tôi cứ nói "micro", nhưng ý tôi là "thiết bị cảm biến rung chung".

Bạn có thể muốn nghiên cứu điện trở biến trở mùa xuân, chiết áp hồi xuân hoặc cảm biến vị trí tuyến tính. Dưới đây là một ví dụ: http://ecatalog.beisensors.com/item/linear-poseition-sensors/linear-poseition-sensor-9600-series-compact-spri/9610r3-4kl2-0

Một khả năng khác có thể là sử dụng một bộ mã hóa quay nhỏ (và chuyển đổi cơ học chuyển động nhấn phím tuyến tính sang chuyển động quay). Bộ mã hóa sẽ xuất ra một hoặc nhiều bộ xung khi trục quay. Tốc độ xung cao hơn sẽ cho thấy một máy ép tốc độ cao hơn. Vị trí bộ mã hóa có thể được theo dõi trực tiếp nếu các nhóm xung được gửi đến logic kỹ thuật số bổ sung. Dưới đây là một phần ví dụ: https://www.mouser.com/ ProducttDetail/Bourns/PEC16-4220F-S0024?qs=6FD5PBp7ZtQte%252Bg7b%2FiMUw%3D

Nếu bạn muốn siêu chính xác với mức giá hợp lý, hãy sử dụng bộ mã hóa tuyến tính , gắn dải mã màu xám (bạn tự in bằng máy in laser lên một tấm trong suốt, sau đó cắt và gắn một phím vào mỗi phím) - nhiều hơn nữa chi tiết về cách họ làm việc dưới bộ mã hóa quay ở đây . Bằng cách này, bạn cần hai (có lẽ là 3 để bạn có được chỉ báo chính xác về vị trí kết thúc) trên mỗi khóa. Điều này sẽ cho phép bạn đo vận tốc với độ chính xác rất cao và thậm chí là vị trí nếu điều đó có liên quan. Ưu điểm của việc này là bạn có thể trang bị thêm cho bàn phím cũ (thậm chí là bàn phím âm thanh).

Chú ý: khi tôi còn là một thiếu niên (cách đây rất lâu) tôi đã tự hỏi từ lâu rằng liệu tôi có thể làm một bàn phím thực tế rẻ hơn so với việc mua chúng không. Có vẻ như không thể sau đó và dường như thậm chí ít có khả năng bây giờ. Do đó, phương pháp hiệu quả về chi phí có lẽ là "mua một bàn phím nhạy cảm với vận tốc và tách nó ra" không có gì thú vị.