DE19908611A1 - Electronic musical instrument keyboard - Google Patents
Electronic musical instrument keyboardInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung in klavierartigen Tastaturen für elektronische Tasteninstrumente, vorzugsweise für elektronische und elektropneumatische Orgelinstrumente, wobei die Tastatur mit Hilfe einer Tastaturmatrix von einer CPU abgefragt wird.The invention relates to a device in piano-like keyboards electronic keyboard instruments, preferably for electronic and electropneumatic organ instruments, the keyboard using a Keyboard matrix is queried by a CPU.
Die erfindungsgemäße Einrichtung dient zum Verringern von Auswirkun gen des Prelleffektes beim Betätigen von klavierartigen Tastaturen für elektronische Tasteninstrumente. Die Erfindung wird für elektronische Tasteninstrumente angewendet, bei denen an den mit den Tasten verbunden Kontakten infolge von Tastenprellungen unerwünschte Kontaktgaben auftre ten können.The device according to the invention serves to reduce effects bounce effect when using piano-like keyboards for electronic keyboard instruments. The invention is for electronic Keyboard instruments applied to those connected to the keys Unwanted contacts occur as a result of bruised keys can.
Die bekannten klavierartigen Tastaturen können mit mechanischen, indukti ven, optischen oder magnetischen Kontakten ausgerüstet sein. Um unerwünschte Kontaktgaben bei der Tastenbetätigung zu vermeiden, ist es erforderlich, die an den Kontakten auftretenden Prellerscheinungen zu vermeiden oder deren Auswirkungen unwirksam zu machen. Dabei stehen die Auswirkungen von Kontaktprellungen im Zusammenhang mit der Hyste rese. Die Hysterese tritt bei dem mit der Tastenbetätigung hervorgerufenen Ein- und Ausschalten des Kontaktes auf und verursacht bei der Rückwärts bewegung der Taste, daß der Ausschaltpunkt für die Beendigung der Kontaktgabe auf der Tastenhubstrecke oberhalb des Einschaltpunktes liegt.The well-known piano-like keyboards can with mechanical, indukti ven, optical or magnetic contacts. Around It is to avoid unwanted contacts when pressing a button necessary, the bouncing phenomena appearing on the contacts avoid or render their effects ineffective. Stand there the effects of contact bruises related to the hysteria rese. The hysteresis occurs when the key is pressed Switching the contact on and off and causing the reverse movement of the button that the switch-off point for ending the Contact on the key stroke distance is above the switch-on point.
Bei den mit derartigen Kontakten ausgerüsteten Tastaturen ist deshalb nachteilig, daß die Lage des Einschaltpunktes innerhalb des Tastenhubes nicht frei gewählt werden kann, weil dieser einer tieferen, später schaltenden Position des Tastenhebels zugeordnet werden muß. Dadurch wird das Einschalten des Kontaktes, im Vergleich zu mechanischen Orgeltrakturen, bei denen das Öffnen des Windkanals zu Beginn des Tastentiefganges erfolgt, einer tieferen, später schaltenden Position des Tastenhebels zugeord net, was von dem die Tastatur benutzenden Musiker als unnatürlich empfun den wird.With keyboards equipped with such contacts is therefore disadvantageous that the position of the switch-on point within the key stroke cannot be freely chosen because it is a deeper, later switching Position of the key lever must be assigned. This will make it Switching on the contact, compared to mechanical organ fractures, where the opening of the wind tunnel at the beginning of the key draft takes place, a lower, later switching position of the key lever assigned net, which is perceived by the musician using the keyboard as unnatural that will.
Die Anordnung der Schaltpunkte wird demzufolge vom Prellverhalten des Tastenhebels sowie von der sich aus der Kontakthysterese ergebenden Notwendigkeit, den Ausschaltpunkt höher als den Einschaltpunkt anzuord nen, bestimmt.The arrangement of the switching points is therefore dependent on the bounce behavior of the Button lever as well as from the contact hysteresis Need to place the switch-off point higher than the switch-on point nen, determined.
Zur Eliminierung von Kontaktprellungen sind im Stand der Technik verschiedene schaltungstechnische Maßnahmen bekannt.To eliminate contact bruises are in the prior art Various circuitry measures known.
In DE 26 37 063 C2 ist ein Prozessor beschrieben, mit dem Codesignale jeweils aus einer größeren Anzahl von Tastenschaltern den betätigten Tastenschalter zugeordnet werden. Der Prozessor verwendet zur Anwen dung in Musikinstrumenten ein in einer Speicherschaltung gespeichertes Tastencodewort, das einem entsprechenden Kanal zugeordnet ist. Die gespeicherten Inhalte werden von einem Startcodezeichen in gleichmäßigen Zeitintervallen gelöscht. Die Beendigung der Betätigung des Tastenschalters wird nur erkannt, wenn das Startcodezeichen vorhanden ist, aber nicht während einer Periode zwischen den Erzeugungen der Startcodezeichen. Da die Beendigung der Tastenschalterbetätigung in dem Intervall zwischen der Erzeugung der Startcodewörter nicht erkannt werden kann, haben zwar die während dieses Zeitraumes aufgrund der Antwortverzögerung auftretenden Kontaktprellungen keinen Einfluß auf die Signalgabe. Nachteilig ist dabei aber, daß dies nur solange gilt, wie die Hysterese der Tastenbetätigung groß genug ist um die Kontaktprellzeit zu überdecken.DE 26 37 063 C2 describes a processor with which code signals each from a larger number of key switches Key switches can be assigned. The processor is used for applications in musical instruments is stored in a memory circuit Key code word assigned to a corresponding channel. The Stored content is evenly marked by a start code character Time intervals deleted. The completion of the operation of the key switch is only recognized if the start code character is present, but not during a period between the generation of the start code characters. There the termination of the key switch operation in the interval between the Generation of the start code words can not be recognized, have the occurring during this period due to the delay in response Contact bruises have no influence on the signaling. The disadvantage is but that this only applies as long as the hysteresis of the key actuation is large is enough to cover the contact bounce time.
Für die Unterdrückung von Tastenprellungen bei geringer Hysterese und damit zur Verwirklichung einer Tastatur mit hochgelegtem Einschaltpunkt ist die Anordnung nicht geeignet.For the suppression of key bruises with low hysteresis and thus for the realization of a keyboard with a raised switch-on point the arrangement is not suitable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine höhere Positionierung des Einschaltpunk tes im Tastenhub ermöglicht, ohne daß sich dabei Prelleffekte des Tastenhe bels auf die Kontaktgabe auswirken.The invention has for its object a device of the beginning Specify the type mentioned, the higher positioning of the switch-on point tes in the key stroke enables without bouncing effects of the key impact on contact.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by a device with the characterizing features of claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the device according to the invention are shown in specified in the subclaims.
Die Erfindung sieht vor, daß prellfreie oder prellarme Tastaturkontakte einzusetzen, die mit möglichst geringer Hysterese betätigt werden können. Die mit der Tastatur verbundenen Kontakte sind in bekannter Weise mit einer Tastaturmatrix verbunden, der eine Mikroprozessoreinrichtung nachgeschaltet ist, die bei der Tastenrückbewegung für die Zeit des Tasten prellens die Datenausgabe über den Orgel-Datenbus der betreffenden Taste sperrt, indem der Prozessor über den CPU-Selectbus und den CPU-Daten bus die Matrix der Tastaturkontakte scannt und die Schaltzustände der jeweiligen Kontakte und deren Prellimpulse einliest, welche den Prellimpul sen, die dem ersten Ausschalten des Kontaktes nachfolgen, entsprechend einer über den Programmiereingang vorgegebenen Sperrzeit die Signalaus gabe unterbricht, die so bereinigten Signale über einen seriellen MIDI-Aus gang ausgibt und/oder in einen Zwischenspeicher lädt, der dann von der CPU des Orgelinstrumentes über den Orgel-Selectbus und den Orgel-Daten bus abgefragt wird.The invention provides that bounce-free or low-bounce keyboard contacts use that can be operated with the lowest possible hysteresis. The contacts connected to the keyboard are in a known manner a keyboard matrix connected to a microprocessor device is connected after the key return movement for the time of the keys bounces the data output via the organ data bus of the relevant key locks by the processor via the CPU selectbus and the CPU data bus scans the matrix of the keyboard contacts and the switching states of the the respective contacts and their bounce pulses, which reads the bounce pulse sen who follow the first switch-off of the contact accordingly the signal off at a blocking time specified via the programming input gabe interrupts the cleaned signals via a serial MIDI out output and / or load into a buffer, which is then transferred from the CPU of the organ instrument via the organ select bus and the organ data bus is queried.
Über den Programmiereingang kann sowohl die Sperrzeit der Prellunter drückung, als auch die Konfiguration der Eingangs- und Ausgangsbelegung der Einrichtung festgelegt werden.The blocking time of the bouncer can be set via the programming input pressing, as well as the configuration of the input and output assignment of the facility.
Die Einrichtung wird zwischen dem Kontaktsystem der Tastatur und der CPU des elektronischen Instrumentes, vorzugsweise direkt in der Tastatur angeordnet. Somit ist es möglich, bestehende Kontakteinrichtungen mit geringer, oder zu verringender Hysterese und korrigierbarer Schaltposition mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nachzurüsten.The device is located between the contact system of the keyboard and the CPU of the electronic instrument, preferably directly in the keyboard arranged. It is therefore possible to use existing contact devices low or to be reduced hysteresis and correctable switching position retrofit with the device according to the invention.
Durch den Einsatz entprellter Kontakt ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Vorteil, daß nur ein Zustand, nämlich der Vorgang beim Loslassen einer Taste (Ausschalten) hinsichtlich des Prellverhaltens bereinigt werden muß. Die Vorrichtung ist dadurch universell als separate Einrichtung anwendbar, die sowohl für neue Instrumente als auch als nachrüstbare Zusatzeinrichtung für die Tastatur einsetzbar ist. The use of debounced contact results in the invention Arrangement of the advantage that only one state, namely the process of Release of a button (switch off) adjusted for bouncing behavior must become. The device is therefore universal as a separate device applicable, both for new instruments as well as retrofittable Additional device for the keyboard can be used.
Für die entprellten Kontakte mit geringer Hysterese sind z. B. prellarme Reedkontakte, Hallkontakte oder mechanische Kontakte mit nachgeschalte tem Trigger verwendbar.For the debounced contacts with low hysteresis z. B. low bounce Reed contacts, Hall contacts or mechanical contacts with downstream usable with trigger.
Dabei muß die Bedingung eingehalten werden, daß die Austastzeit (Sperr zeit) kleiner als die kürzeste Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tastenanschlägen aber größer als die Hysterese der Kontaktbetätigung ist.The condition must be met that the blanking time (blocking time) less than the shortest time between two consecutive Keystrokes is greater than the hysteresis of the contact actuation.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained. The associated drawings show:
Fig. 1 eine Diagrammdarstellung der Kontaktgabe nach dem Stand der Technik, Fig. 1 is a diagrammatic representation of the contact operation according to the prior art,
Fig. 2 die Auswirkung eines höher positionierten Einschaltpunktes bei einer Ausführung nach dem Stand der Technik, Fig. 2 shows the effect of a higher switch-positioned in an embodiment according to the prior art,
Fig. 3 eine Folge von zwei Tastenbewegungen mit Impulsdiagramm, Fig. 3 shows a sequence of two keystrokes with pulse diagram,
Fig. 4 ein Blockschaltbild für eine Tastaturabfrage nach dem Stand der Technik und Fig. 4 is a block diagram for a keyboard query according to the prior art and
Fig. 5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 5 is a block diagram of the device according to the invention.
Fig. 1 erläutert die Tastenbewegung aus der Position RUHE bis zum Anschlag AN und zurück in die Ruheposition, wobei nach dem Rückgang ein Prellvorgang der Taste folgt. Dieser Prellvorgang hat die zeitliche Dauer tTaprell. Der Einschaltpunkt, die Einschaltschwelle Sein, ist hier außerhalb des Prellbereiches gewählt, so daß zwischen Sein und Saus ein sauberer Schaltim puls abgebildet wird, bei dem sich die Prellerscheinungen nicht auswirken. Für die Musiker ist diese Anordnung jedoch ungünstig, weil er diese Tasten betätigung als ungewohnt empfinden, da der Einschaltpunkt gegenüber mechanischen Tastaturen zu tief liegt. Fig. 1 explains the key movement from the REST position to the stop ON and back to the rest position, with a bounce of the key follows after the decline. This bounce process has the duration tTa bounce . The switch, the switch-S is a, here, so that between S and S from a clean Schaltim is ready to pulse, in which the bouncing phenomena do not affect chosen outside the bounce range. However, this arrangement is unfavorable for the musicians because he finds these keys to be unfamiliar because the switch-on point is too low compared to mechanical keyboards.
Fig. 2 zeigt die Auswirkung einer Kontaktanordnung mit verringerter Hysterese. Der Abstand von Ausschalt- und Einschaltpunkt ist hierbei gerin ger, so daß bei gleicher Ausschaltposition eine höher gelegte Einschaltposi tion möglich ist. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ergeben sich im dargestellten Beispiel nach dem Tastenrückgang am Kontakt drei Prellim pulse innerhalb der Prellzeit tprell. Fig. 2 shows the effect of a contact arrangement with reduced hysteresis. The distance between the switch-off and switch-on point is low, so that a higher switch-on position is possible with the same switch-off position. As can be seen from the figure, there are three bounce pulses within the bounce time tprell in the example shown after the key drop on the contact.
In Fig. 3 ist der Ablauf der Kontaktgabe und der Prellverlauf bei Anwen dung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In der Figur sind zwei aufeinanderfolgende Tastenbetätigungen erläutert. Der oberer Teil der Figur, der die Kontaktgabe und die Prellungen zeigt, entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Sachverhalt. Die darunter dargestellten Diagramme zeigen schematisiert den zeitlichen Betätigungsablauf der Taste tTa sowie das Verhalten des Schalters mit den Prellimpulsen tSaus und tSein. Sobald der Schalter die ansteigende Flanke erreicht, beginnt der Prozessor mit dem Signal dataus die Datenausgabe zu sperren. Nach dem Abklingen des Prell vorganges gibt er mit dem Signal datein für einen erneuten Tastendruck die Datenausgabe frei. Im Ergebnis entsteht die mit datout gekennzeichnete Impulsfolge, die an die CPU gegeben wird. In Fig. 3, the sequence of contacting and the bounce course when applying the method according to the invention is shown. Two consecutive key presses are explained in the figure. The upper part of the figure, which shows the contact and the bruises, corresponds to the situation shown in FIG. 2. Show the diagrams shown schematically including the temporal operational process of tTA button and the behavior of the switch with the bounce pulses TS and TS one. As soon as the switch reaches the rising edge, the processor begins to block the data output with the signal dat out . After the decay of the rebound process, he gives the signal dat a data output for a new button-press. The result is the pulse sequence marked dat out , which is sent to the CPU.
Die Fig. 4 und 5 erläutern den Aufbau der erfindungsgemäßen Anord nung. Figs. 4 and 5 illustrate the structure of the invention Anord planning.
In Fig. 4 ist die übliche Beschaltung einer Tastaturmatrix dargestellt. Die CPU 1 der Orgel scannt hierbei über den Selectbus 2 und den Datenbus 3 die Tastaturkontakte 9.In FIG. 4, the common circuitry is shown a keypad matrix. The CPU 1 of the organ scans the keyboard contacts 9 via the select bus 2 and the data bus 3 .
Fig. 5 erläutert die Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung. Zwischen der Matrix mit den Tastaturkontakten 9 und der CPU 1 der Orgel ist die Mikroprozessoreinrichtung 4 geschaltet. Mit Hilfe des Prozessors 7 werden die über den CPU-Selectbus 8 gescannten und über den CPU-Daten bus 10 gelesenen Prellimpulse unterdrückt. Diese Funktion ist jeder Taste zugeordnet. Es besteht sowohl eine serielle, als auch eine Multiplex- oder parallele Datenausgabe für die Signale ohne Prellimpulse. Als serieller Ausgang ist ein MIDI-Ausgang 11 vorgesehen. Für die Multiplexausgabe ist ein Zwischenspeicher 5 angeordnet. Vom Zwischenspeicher 5 können die bereinigten Signale über einen Multiplex- oder über einen Einzelausgang ausgegeben werden. Die Möglichkeit, alle Tastenkontakte parallel abzufra gen, ist besonders vorteilhaft, wenn elektropneumatische Relais angesteuert werden. Über den Programmiereingang 6 kann die Zeit zur Unterdrückung der Prellimpulse vorgegeben werden. Es ist ferner möglich, über den gleichen Eingang auch kundenspezifische Steckerbelegungen und erforderli che Invertierungen der Daten festzulegen. Fig. 5 explains the arrangement of the device according to the invention. The microprocessor device 4 is connected between the matrix with the keyboard contacts 9 and the CPU 1 of the organ. With the help of the processor 7 , the bounce pulses scanned via the CPU select bus 8 and read via the CPU data bus 10 are suppressed. This function is assigned to each key. There is serial as well as multiplex or parallel data output for the signals without bounce impulses. A MIDI output 11 is provided as the serial output. A buffer 5 is arranged for the multiplex output. The cleaned signals can be output from the buffer memory 5 via a multiplex or a single output. The ability to query all key contacts in parallel is particularly advantageous when electropneumatic relays are controlled. The time for suppressing the bounce pulses can be specified via the programming input 6 . It is also possible to use the same input to define customer-specific pin assignments and required data inversions.
Es ist auch möglich, daß die Signale der elektrischen Kontakte der Tasten von der Mikroprozessoreinrichtung 4 direkt abgenommen werden. It is also possible for the signals of the electrical contacts of the keys to be taken directly from the microprocessor device 4 .
11
CPU der Orgel
CPU of the organ
22nd
Orgel-Selectbus
Organ Selectbus
33rd
Orgel-Datenbus
Organ data bus
44th
Mikroprozessoreinrichtung
Microprocessor device
55
Zwischenspeicher
Cache
66
Programmiereingang
Programming input
77
Prozessor
processor
88th
CPU-Selectbus
CPU select bus
99
Matrix der Tastaturkontakte
Keyboard contact matrix
1010th
CPU-Datenbus
CPU data bus
1111
MIDI-Ausgang
t Zeit
s Weg
S Schalter
Ta Taster/Tastenhebel
PC Prozessor
soll geforderter Sollwert
prell Prellwert
dat Daten
RUHE Ausgangsstellung der Taste
AN Endposition der niedergedrückten Taste
tTAprell MIDI output
t time
s way
S switch
Ta button / button lever
PC processor
should be the required setpoint
bounce Bounce value
dat data
QUIET Starting position of the key
ON end position of the depressed button
tTA bouncing
Prellzeit des Tastenhebels
tprell Bounce time of the key lever
t bouncing
Prellzeit (digitales Ergebnis)
tsoll Bounce time (digital result)
t should
geforderte Schaltzeit
Saus required switching time
S out
Schalter "aus" Position
Sein Switch "off" position
S a
Schalter "ein" Position
tSaus Switch "on" position
tS off
Schalter "aus" Zeit
tSein Switch "off" time
t S a
Schalter "ein" Zeit
tTa Zeit der Tastenbewegung
dataus Switch "on" time
tTa time of key movement
dat out
Datenausgabe ausgeschaltet
datein Data output switched off
dat a
Datenausgabe eingeschaltet
datout Data output switched on
dat out
Datenausgang
Data output
Claims (7)
- - in der Tastatur entprellte elektrische Kontakte (9) angeordnet sind und
- - zwischen der Tastaturmatrix (9) und der CPU (1) eine Mikroprozessorein richtung (4) geschaltet ist, mit der die Prellimpulse der jeweils betätigten Tasten beim Lösen der Taste unterdrückt werden.
- - Debounced electrical contacts ( 9 ) are arranged and
- - Between the keyboard matrix ( 9 ) and the CPU ( 1 ), a microprocessor device ( 4 ) is connected, with which the bounce impulses of the respectively pressed keys are suppressed when the key is released.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19908611A DE19908611A1 (en) | 1998-03-04 | 1999-02-27 | Electronic musical instrument keyboard |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19808975 | 1998-03-04 | ||
| DE19908611A DE19908611A1 (en) | 1998-03-04 | 1999-02-27 | Electronic musical instrument keyboard |
Publications (1)
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|---|---|
| DE19908611A1 true DE19908611A1 (en) | 1999-09-09 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012115539A3 (en) * | 2011-02-22 | 2012-11-08 | Bludov Andrei Anatolievich | Musical keyboard in the form of a two-dimensional matrix |
-
1999
- 1999-02-27 DE DE19908611A patent/DE19908611A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012115539A3 (en) * | 2011-02-22 | 2012-11-08 | Bludov Andrei Anatolievich | Musical keyboard in the form of a two-dimensional matrix |
| RU2561237C2 (en) * | 2011-02-22 | 2015-08-27 | Андрей Анатольевич Блудов | Musical instrument keyboard in form of two-dimensional array |
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