Title:
MOTION SENSOR FOR A PIANO KEY MOTION ANALYSIS SYSTEM
Kind Code:
B1


Abstract:
Abstract not available for EP0813732
Abstract of corresponding document: FR2731293
A motion sensor device particularly suitable for use under a piano keyboard in an opto-electronic piano key motion analysis system. The device comprises a body (24, 26) attachable to the piano under the keys thereof, and at least one element (12) that is movable relative to the body (24, 26) and has one end (11) contacting the underside of a piano key. The mutually contacting surfaces of the movable element (12) and the key include a magnetic element (14, 16) and a corresponding magnetic or magnetisable element (14, 16) whose mutual pull is determined in such a way that the end (11) of said movable element (12) remains in contact with the key during normal use.



Inventors:
Perin, Claude (16, Boulevard de Bilgroix, Arzon, 56640, FR)
Application Number:
EP19960905899
Publication Date:
07/28/1999
Filing Date:
03/01/1996
Assignee:
Perin, Claude (16, Boulevard de Bilgroix, Arzon, 56640, FR)
International Classes:
G10H1/053; G10H1/34; (IPC1-7): G10H1/34
European Classes:
G10H1/34C
View Patent Images:
Domestic Patent References:



Foreign References:
5062342Piano action device for electronic keyboard musical instruments
Attorney, Agent or Firm:
Lerner, François (Lerner & Associés, 5, rue Jules Lefèbvre, Paris, 75009, FR)
Claims:
1. Device forming a displacement sensor used especially in an optoelectronic system for analysis of the movement of the keys (2, 2', 103) of a piano, characterized in that in order to track the movement of lowering/raising of the key, it comprises, fixed beneath the lower face (3, 3', 111) of each key (2, 2', 103), a magnetic or magnetizable element (14, 112, 115) which co-operates with a complementary magnetic or magnetizable element (16, 107, 113, 115, 116) linked to a mechanical element for analysis of the modification of a characteristic of the system, such as a movable shutter (20, 106), when an optoelectronic system is used, the said co-operating magnetic or magnetizable elements remaining in permanent mutual contact during normal operation of the device.

2. Device according to Claim 1, characterized in that, comprising a body (24, 26, 124, 126, 126') intended to be fixed to the piano, beneath the keys (2, 2'), and at least one element (12) movable relative to the body (24, 26, 124, 126, 126'), having one end (11) in contact with the lower face (3, 3') of a piano key (2, 2'), at least the said movable element (12) and the said key (2, 2') have on their mutual contact surface a magnetic element (14, 16) and a co-operating magnetic or magnetizable element (14, 16), the mutual attraction force of which is determined in such a manner that in normal use the end (11) of the said movable element (12) remains in contact with the key (2, Device according to Claim 2, characterized in that the movable element (12) is guided rectilinearly relative to the body (24, 26), substantially in the direction of the movement of raising and lowering of the keys (2) of the piano.

3. Device according to Claim 3, characterized in that the movable element (12) slides on a pin (18) fixed to the body (24, 26).

4. Device according to Claim 4, characterized in that the movable element (12) has a projecting flange (13) and the body (24, 26) a shoulder (26) to limit the sliding movement of the said movable element (12) in the direction which tends to cause it to leave the pin (18).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic element (14, 16) is a magnet.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic element (14, 16) is an electromagnet.

7. Device according to any one of Claims 2 to 7, characterized in that the movable element (12) is generally in the shape of a rectangular parallelepiped, one lateral face being displaced while bearing against the body (24), and includes a shutter (20) projecting in another face.

8. Device according to any one of Claims 2 to 7, characterized in that the movable element (12) is generally in the shape of a rectangular parallelepiped, one lateral face being displaced while bearing against the body (24), and includes a slot (22) provided in another face to receive a shutter (20).

9. Device according to any one cf Claims 2 to 9, characterized in that the body is in the form of an elongate rail (24, 124) of constant section, to which are fixed aligned pins (18), pointing in the same direction, on which slide the movable elements (12).

10. Device according to Claim 10, characterized in that it additionally comprises a plate (26, 126, 126') which caps it and through which the movable elements (12) pass in order to guide them in their movement and prevent them leaving the pin (18).

11. Device according to Claim 1, characterized in that, the displacement sensor having a lever (105) mounted on a pivot axis (109), the said lever has a tapered end (107) in continuous tangential contact with the lower face (111) of a piano key (103), the said lever (105) and/or the said key (106) having on their mutual contact surface a magnetic element and a co-operating magnetic or magnetizable element (107, 112, 113, 115, 116).

12. Device according to Claim 12, characterized in that the said lever (105) has on the opposite side (108) from the said contact zone with respect to the pivot axis (109) a balancing means, such as, especially, an adjustable screw (110).

13. Device according to Claim 10 or Claim 11, characterized in that it comprises two rows of sensor systems respectively (1, 1') placed one behind the other in the elongate rail (124) for analysis of the respective movements of the white keys (2) and the black keys (2').

Description:

L'invention a pour objet un dispositif formant capteur de déplacement et trouve notamment son application sous le clavier d'un piano dans un système optoélectronique d'analyse du mouvement des touches d'un piano.

Pour reproduire le son d'un piano, avec toute sa finesse, il ne suffit pas de connaître la durée pendant laquelle le pianiste a actionné une touche. Il faut également savoir de quelle manière; c'est-à-dire quelles sont les caractéristiques du déplacement en amplitude et en vitesse. Pour cela, on place sous chaque note du clavier un capteur muni, par exemple, d'un volet qui en fonction de la position de la touche va venir modifier les caractéristiques d'un faisceau émis par une diode électroluminescente, en particulier le réfléchir ou le couper plus ou moins. Le signal enregistré par une diode réceptrice peut ensuite être converti sous forme électrique et traité informatiquement.

Pour suivre le mouvement des touches du piano, il est déjà connu d'utiliser des capteurs du type comportant un corps destiné à être fixé au piano, sous les touches et au moins un élément mobile par rapport au corps, ayant une extrémité en contact avec la face inférieure d'une touche de piano. Mais ces dispositifs utilisant notamment un ressort pour maintenir le contact entre l'élément mobile et la touche présentent les inconvénients suivants :

  • ils exercent pour maintenir le contact entre l'élément mobile et la touche une force tendant à relever la touche suffisamment sensible pour gêner un pianiste confirmé;
  • ils ont une mauvaise fiabilité;
  • leurs caractéristiques évoluent dans le temps.

Un système d'analyse du mouvement des touches d'un piano est décrit dans le document US-A-5 062 342.

L'invention remédie à ces différents problèmes en prévoyant conformément à la revendication 1 un dispositif formant capteur de déplacement utilisé notamment dans un système optoélectronique d'analyse du mouvement des touches d'un piano caractérisé en ce que pour assurer le suivi du mouvement d'abaissement/relèvement de la touche, il comprend, fixé sous la face inférieure de chaque touche, un élément magnétique ou magnétisable qui coopère avec un élément magnétique ou magnétisable complémentaire lié à un élément mécanique d'analyse de la modification d'une caractéristique du système, tel qu'un volet mobile lorsque l'on utilise un système optoélectronique, lesdits éléments magnétiques ou magnétisables coopérants restant en contact mutuel permanent lors du fonctionnement normal du dispositif.

Suivant une réalisation préférée le dispositif électronique nouveau d'analyse et de suivi du mouvement des touches utilise un élément mobile qui se déplace avec la touche et se caractérise en ce qu'au moins ledit élément mobile et ladite touche sur leur surface de contact mutuelle comportent un élément magnétique et un élément magnétique ou magnétisable coopérant dont la force d'attraction mutuelle est ainsi déterminée, qu'en utilisation normale, l'extrémité dudit élément mobile reste en contact avec la touche.

Avantageusement, l'élément mobile est guidé de façon rectiligne par rapport au corps, par exemple au moyen d'une aiguille sur laquelle il coulisse, sensiblement suivant la direction du mouvement de soulèvement et d'abaissement des touches du piano. Cette solution est très simple donc fiable, peu coûteuse et permet de réaliser un élément mobile de faibles dimensions donc très léger (environ 0,4 gramme, dans une réalisation mise en oeuvre), notamment s'il est réalisé en polymère, tel par exemple qu'un polyacétal. Le dispositif ne constituera ainsi pas de gène pour le pianiste qui ne ressentira quasiment pas sa présence sous les touches.

Pour faciliter le démontage du clavier constitué par les touches du piano, l'élément mobile pourra posséder un rebord faisant saillie et le corps un épaulement limitant le mouvement de coulissement qui tend à faire sortir ledit élément mobile de l'aiguille. Le dispositif ainsi réalisé constitue alors une entité indissociable ne risquant pas de se démonter de façon indésirable.

Un autre problème consiste à positionner le volet par rapport au faisceau émis par la diode émettrice. Pour cela, l'élément mobile pourra être de forme parallélépipédique, une face se déplaçant en appui contre le corps de façon à obtenir un simple mouvement de translation (sans rotation) du volet, et ledit volet pourra être retenu dans une fente réalisée sur une autre face de l'élément mobile ou faire saillie, c'est-à-dire venir de matière avec l'élément mobile. Ainsi, le mouvement du volet sera le juste reflet du mouvement de la touche via l'élément mobile et la liaison entre le volet et l'élément mobile sera simple, fiable et peu onéreuse.

D'autres caractéristiques, objets ou avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

  • la figure 1 montre un clavier de piano standard vu de dessus,
  • la figure 2 montre une vue d'ensemble, suivant la ligne II-II de la figure 1, du dispositif de l'invention placé sous le clavier du piano,
  • la figure 3 montre en perspective le dispositif de l'invention,
  • la figure 4 est une vue agrandie du dispositif tel qu'illustré en figure 2 ; il est représenté en trait fort en position repos touche levée et en trait mixte fin dans la position touche enfoncée,
  • la figure 5 est une vue en coupe du dispositif selon le plan V-V de la figure 4,
  • la figure 6 montre, de façon similaire à la figure 4, une variante de montage,
  • la figure 7 montre une vue d'ensemble du dispositif placé sous le clavier d'un piano standard et selon une autre variante,
  • la figure 8 est une vue de côté du dispositif isolé et agrandi de la figure 7 ; il y est représenté en trait fort dans la position touche levée ou en position repos, et en trait mixte fin, dans la position touche enfoncée,
  • les figures 9, 10 et 11 sont des vues de côté du dispositif des figures 7 et 8 autour de la zone de contact, suivant trois variantes de réalisation selon lesquelles :
  • la figure 9 montre un aimant collé sur la surface externe de la partie effilée du levier en contact avec une plaque métallique collée sur la face inférieure de la touche,
  • la figure 10 montre un aimant collé sur la surface externe de la partie effilée du levier en contact avec une plaque métallique noyée dans la partie inférieure de la touche,
  • la figure 11 montre un aimant collé sur la face inférieure de la touche en contact avec la partie effilée du levier, celui-ci étant alors métallique,
  • la figure 12 montre une vue en perspective d'un aimant noyé dans la partie effilée du levier.

Aux figures 1 et 2, on voit représentées les touches 2, 2' d'un clavier 4 sous lequel est placé le dispositif de l'invention. L'ensemble du clavier 4 est supporté par un plateau 8. Un bandeau 6, appelé petite porte, généralement en bois précieux court sur la largeur du clavier, devant les touches 2 dont il cache le bas. Deux pointes 10 guident les touches 2 dans leur mouvement entre les positions enfoncée et relâchée. Ce montage est classique.

Aux figures 3 à 5, on voit plus précisément le dispositif 1 de l'invention. Afin de ne pas surcharger inutilement les dessins, trois capteurs ayant été représentés, les repères n'ont bien souvent été portés que sur l'un d'eux aux figures 3 et 5. Les faces inférieures 3 des touches 2, disposées côte à côte, sont en contact avec une extrémité 11 d'éléments mobiles 12 positionnés respectivement sous chacune des touches par l'intermédiaire d'éléments magnétiques et d'éléments magnétiques ou magnétisables 14, 16 disposés sous les touches 2 et sur les éléments mobiles 12. L'élément magnétique pourra être constitué par un aimant tandis que l'élément magnétisable pourra être en matière métallique ou ferromagnétique. Ils pourront être disposés indistinctement sur l'élément mobile ou sous la touche du piano sans que cela modifie l'invention.

Ces éléments mobiles 12 comportent fixés à eux un volet 20, ici inséré dans une fente 22 le maintenant par rapport à son élément mobile respectif. Le volet pourrait également être obtenu de matière avec l'élément mobile avantageusement réalisé en matière plastique telle par exemple qu'un polyacétal.

Lesdits éléments mobiles 12, qui sont avantageusement de forme parallélépipédique rectangle, possèdent un rebord 13 de forme rectangulaire en partie inférieure et un logement 15 réalisé en creux pour recevoir à coulissement une aiguille de guidage 18.

ns coulissent, ainsi sur des aiguilles alignées 18, dirigées dans la même direction (sensiblement verticale), et fixées sur un corps 24, 26 disposé sur le plateau 8 du piano. Ce corps comporte un rail 24 se présentant sensiblement sous forme d'un profilé en U et d'une plaque 26 fixée au rail 24, coiffant le dispositif et comportant des ouvertures 34 à travers lesquelles passent les éléments mobiles 12.

Sur le rail 24, est également fixée une console-support 28. Cette console 28 maintient une diode électroluminescente émettrice 30a, une diode réceptrice 30b, et une carte électronique 32 de traitement des informations.

En pratique, en fonction du mouvement des touches 2, les éléments mobiles 12 respectifs se translatent suivant un mouvement rectiligne, sensiblement suivant la direction de déplacement des touches 2 (sensiblement verticale) lors de leur abaissement ou de leur soulèvement. Ils sont guidés dans leur mouvement d'une part par les aiguilles 18 coulissant dans les logements 15 et les ouvertures 34 réalisées dans la plaque 26 du corps, et d'autre part par une face latérale 36 du rail 24 contre laquelle les rebords 13 viennent en appui. La forme rectangulaire des rebords 13 empêche la rotation des éléments mobiles 12 tandis que les aiguilles 18 et les ouvertures 34 assurent leur guidage axial avec les parties coopérantes de ces éléments.

La rotation peut aussi être empêchée en prévoyant en correspondance, à la place de l'aiguille 18, une tige de section non circulaire coopérant avec un logement 15 dans l'élément mobile également de section non circulaire.

Les volets 20 liés aux éléments mobiles 12 vont suivre leur mouvement et se déplacer entre les diodes émettrice 30a et réceptrice 30b. Dans la réalisation illustrée cela revient à couper plus ou moins le faisceau incident issu de la diode émettrice 30a et ainsi modifier les caractéristiques relevées par la diode réceptrice 30b et ensuite analysées par la carte électronique 32.

D'autres systèmes connus peuvent également être utilisés tels que l'utilisation d'une fente réalisée dans le volet provoquant le déplacement d'un faisceau lumineux traversant la fente détecté par un capteur de l'autre côté du volet. L'émetteur et le récepteur pourraient également être placés du même coté du volet 20 et détecter, par exemple le déplacement de raies du type "code barres" réalisées sur le volet.

D'autre part, lors d'un démontage du clavier 4, les éléments mobiles 12 suivant le mouvement des touches 2 vont se soulever. Les ouvertures 34 ménagées dans la plaque 26 formant épaulement vont alors coopérer avec les rebords en saillie 13 des éléments mobiles 12 pour retenir ces derniers et éviter qu'ils ne sortent des aiguilles 18.

Bien qu'on ait prévu un aimant comme élément magnétique, on pourrait remplacer l'aimant par un électro-aimant en prévoyant une alimentation appropriée. Dans ce cas, lorsque l'électro-aimant ne serait pas alimenté, le dispositif serait mis hors d'action et le piano pourrait être utilisé de façon traditionnelle, les éléments mobiles étant séparées des touches et reposant sur le rail.

Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 6, de façon à obtenir sensiblement la même longueur de course de déplacement, les volets 20, 20' des touches respectivement blanches 2 et noires 2', qui n'ont pas la même longueur, on a disposé, l'un derrière l'autre, deux dispositifs 1, 1' capteurs de déplacement conformes à l'invention.

Le dispositif capteur 1 est utilisé pour les touches blanches 2, le dispositif capteur 1' est utilisé pour les touches noires 2'.

Un rail unique 124 un peu plus large remplace le rail 24 des figures précédentes ; il est coiffé (à droite) sur la figure par une plaque 126 de guidage des éléments mobiles du dispositif 1 et (à gauche, sur la figure), par une autre plaque 126' pour le guidage des éléments mobiles du dispositif 1'.

Cette disposition a également l'avantage de faciliter le montage et la répartition des éléments capteurs sous les touches du piano.

A la figure 6, la touche noire 2' a été indiquée comme enfoncée, tandis que la touche blanche 2 a été indiquée comme soulevée.

Pour le reste, le montage n'étant pas modifié par rapport à ce qui a été décrit aux figures précédentes, il ne sera pas donné de description plus détaillée.

A la figure 7, on a représenté un clavier muni du dispositif, vu de côté en coupe. Le plateau 101 est une plaque qui supporte l'ensemble du clavier. La petite porte 102 est un bandeau, généralement en bois précieux, courant sur la largeur du clavier, destiné à cacher le bas des touches. La touche 103 est maintenue par deux pointes guides 104. Le levier 105 est une pièce avantageusement légère basculante et munie d'un volet 106 qui vient obturer une partie du faisceau lumineux du système optoélectronique 107, lequel ne fait pas partie de l'invention.

La figure 8 montre plus précisément le dispositif. Le levier 105 comporte une partie effilée 107 dont la courbure permet un contact tangentiel continu avec la face inférieure 111 de la touche 103 par l'intermédiaire des éléments magnétiques 112, 113. Ce levier est monté sur un axe de pivotement 109 et comporte une partie massive 108 placée de telle sorte qu'elle soit un contrepoids à la partie effilée 107 ; c'est-à-dire que la partie effilée 107 et la partie massive 108 sont placées de part et d'autre de l'axe de pivotement 109. Une vis de réglage 110, placée à l'extrémité de la partie massive 108 de façon à être éloignée de l'axe de pivotement 109, permet de régler la composante due à la gravitation de la force de contact entre la partie effilée 107 du levier 105 et la face inférieure 111 de la touche 108. On peut ainsi régler à volonté l'action négative d'allégement ou l'action positive d'alourdissement du levier agissant sur la touche pour régler la force d'enfoncement du toucher selon la volonté de l'utilisateur.

La représentation du dispositif en trait fort dans la position touche levée et en trait mixte fin dans la position touche enfoncée montre le déplacement de la surface de contact entre la face inférieure 111 de la touche 103 et la partie effilée 107 du levier 105.

Les figures 9 à 12 illustrent différentes réalisations permettant le contact entre la face inférieure 111 de la touche 103 et la partie effilée 107 du levier 105 par l'intermédiaire d'un élément magnétique et/ou magnétisable (aimant/surface ferromagnétique).

Une réalisation consiste à coller sur la partie effilée 107 du levier 105 un aimant 113 et à coller une plaque métallique 112 sur la face inférieure 111 de la touche 103 telle que représentée à la figure 9.

Une autre réalisation consiste à noyer la plaque métallique 112 dans un évidement 114 réalisé à cet effet dans la partie inférieure de la touche 103 telle que représentée à la figure 10.

Une autre réalisation constiste à coller sur la face inférieure 111 de la touche 103 un aimant, celui-ci étant ou non noyé dans un évidement réalisé à cet effet dans la touche 103, et à réaliser le levier 105 en matière métallique, ferromagnétique ou magnétisable telle qu'une lame de fer ou d'acier, telle que représentée en figure 11. Un autre réalisation consiste à noyer l'aimant 116 dans la partie effilée 107 du levier 105, avantageusement au moyen d'une rainure trapézoïdale 117 telle que représentée à la figure 12.

Bien entendu, d'autres mises en oeuvre de la présente invention auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Tout autre dispositif permettant de relever les caractéristiques de déplacement de l'élément mobile 12 en translation par rapport à l'aiguille 18, ou respectivement du levier 105 en rotation par rapport à l'axe 109, tel notamment qu'un dispositif à induction, conviendrait également.