Устройство для контроля настройки музыкальных инструментов Советский патент 1985 года по МПК G10H1/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых отклонений частот звуковых колебаний от заданных значений, в частности для кон роля отклонения настройки музыкальны инструментов от заданного строя. Цель изобретения - повьпиение точности контроля настройки. На фиг.1 представлена структурная схема устройства для контроля настройки музыкальных инструментов; на фиг.2 - временные диаграммы поясняющие работу устройства. „ „ „ Устройство для контроля настройки музыкальных инструментов содержит блок 1 преобразования акустического сигнала, кварцевый генератор 2, первый двоичный счетчик 3, выходы которого соединены с входами переключателя 4 октав, формирователь 5 импуль f;oB, реверсивный счетчик 6, информационные входы которого соединены с блоком 7 ввода начального кода, входы прямого и обратного счета - с выходами коммутатора 8, вход установки - с выходом элемента 9 задержки, а выходы - с группой входов регистра 10 величины отклонения, выходы которого соединены с первой группой входов индикатора 11, триггер 12 зна ка отклонения, первый вход которого соединен с выходом элемента 9 задержки, прямой выход - с первым управляющим входом регистра 10 величины отклонения и входом управления комму татора 8, вход которого соединен с выходом первого элемента И 13, второй двоичный счетчик 14, вход которо го соединен с выходом блока 1 преобразованияf акустического сигнала, а выход - с входом формирователя 5 импульсов, делитель 15 с переменным коэффициентом деления, тактовый вход которого соединен с кварцевым генера тором 2, информационные входы через первый преобразователь 16 кода - с вторыми входами переключателя 17 нот а выход - с входом первого двоичного счетчика 3, первые входы переключате лей 17 и 4 нот и октав соединены с входами блока 1 преобразования акустического сигнала, второй преобразователь 18 кода, входы которого соеди нены с выходами реверсивного счетчика 6, первый выход - с вторым входом триггера 12 знака отклонения, второй выход - с первыми входами второго элемента И 19, первого 20 и второго 21 элементов ИЛИ, третий выход с первым входом первого элемента И 13, второй вход которого соединен с вторым выходом переключателя 4 октав, регистр 22 предельного отклонения, выходы которого соединены с второй группой входов ивдикатора 11, а первый и второй входы, соответственно с выходами первого 20 и второго 21 элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера 12 -знака отклонения, а выход формирователя 5 импульсов - с третьим входом регистра 22 предельного отклонения, входом элемента 9 задержки и вторым входом второго элемента И 19, выход которого соединен с третьим входом регистра величины отклонения. Блок преобразования акустического сигнала содержит датчик 23, фильтр 24, усилитель 25, триггер 26 Шмидта, кроме того, вход 27 установки, входы 28.1 и 28.2 обратного и прямого счета соответственно, информационные входы 29 счетчиков, первый, второй и третий выходы 30-32 преобразователя 18 кода. Устройство работает следующим образом. Оператор устанавливает переключатели 17 и 4 нот и октав в положения, соответствующие требуемой ноте, при этом (полосовой) фильтр 24 перестраивается на частоту основного тона (обертона) выбранной ноты через преобразователь 16, выполненный, например, в виде диодной матрицы, на управляющих входах делителя 15 с переменным коэффициентом деления устанавливается кодовая комбинация, определяющая коэффициент деления частоты импульсов, поступающих с кварцевого генератора 2. Выходные импульсы делителя 15 с переменным коэффициентом деления поступают на двоичный счетчик 3. В зависимости от положения переключателя 4 октав импульсы образцовой частоты с выхода соответствующего разряда двоичного счетчика 3 поступают через элемент 13 И и коммутатор 8 на вход 28,1 реверсивного счетчика 6. Акустический сигнал преобразуется датчиком 23, например микрофоном, в электрический, полосовой фильтр 24 вьщеляет гармоническую составляющую с частотой, соответствующей выбранной ноте (обертону), усиливается уси лителем 25 и преобразуется триггером 26 Шмидта в последовательность прямо угольных импульсов, которые поступают на вход двоичного счетчика 14. С выхода двоичного счетчика 14 сигна поступает на формирователь 5 импульт сов,который формирует по переднему фронту входного сигнала короткие по длительности синхроимпульсы, используемые для синхронизации устройства, причем период их следования образует измеряемый интервал времени за который проводится полный цикл из мерения отклонения настройки. В начале измерения синхроимпульс через элемент 9 задержки поступает на уста новочные входы триггера 12 знака отклонения и 27 реверсивного счетчика 6, Время задержки элемента 9 выбрано из условия надежного окончания переходных процессов в регистрах 10 и 22 Двоично- десятичньй реверсивный счетчик 6 устанавливается в состояние, соответствующее числу 1731, двоичнодесятичное представление которого записано в блоке 7 ввода начального кода, роль которого выполняет соответствующая распайка информационных входов 29 реверсивного счетчика 6. Кроме того, триггер 12 знака отклонения устанавливается в начальное состояние О. Логический уровень с его выхода переключает коммутатор 8 таким образом, что импульсы образцовой частоты с выхода элемента И 13 поступают на вход 28.1 реверсивного счетчика 6, который производит вычитание импульсов образцовой частоты из числа 1731. Время прохождения 1731 импульса образцовой частоты составляет эталонный интервал времени, с которым сравнивается измеряемы интервал времени. Выходной код реверсивного счетчик 6 поступает на преобразователь 18 ко да, вьтолненный, например, на базе элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ, логические уровни на выходах которого отображают состояние реверсивного счетчика 6. На выходе 30 отображается состояние кодаР 0 илиРч О, на выходе 31 -J У/ 100, или1):100; на выходе 32 -D 1731 или)/г1731, причем можно использовать любое число 1731, более удобное для кодирования,например 1800. В момент прихода следующего синхроимпульса с выхода формирователя 5 импульсов (окончание измеряемого интервала времени). Музыкальный тон может быть настроен выше, причем отклонение Г 100 (фиг.2,а). Логический О с выхода 31 преобразователя 18 кода, поступающий на второй вход элемента И 19, запрещает прохождение синхроимпульсу с выхода формирователя 5 импульсов на вход регистра 10 величины отклонения. Кроме того, логический О поступает на входы элементов ИЛИ 20 и 21, на вторые входы которых поступает сигнал соответственно с инверсного и прямого -выходов триггера 12 знака отклонения, находящегося в начальном состоянии О. На выходе элемента ИЛИ 21 присутствует логический О, который записьшается по сигналу синхроимпульса в регистр 22 предельного отклонения. Информация из регистра выводится на индикатор, на котором высвечивается сигнал Вьпце. Кроме того, синхроимпульс поступает на вход элемента 9 задержки. Задержанный синхроимпульс поступает на установочные входы триггера 12 знака отклонения и реверсивного счетчика 6, которые устанавливаются в начальное состояние и цикл измерения возобновляется. Музыкальный тон может быть настроен выше, причем отклонение D центов (фиг.2,б). На выходе 31 преобразователя 18 кода, присутствует логическая 1 и поступает на входы элементов И 19, ШШ 20 и 21. На выходах элементов ИЛИ 20 и 21 присутствует логическая 1. По сигналу синхроимпульса с выхода формирователя 5 импульсов в регистр 22 предельного отклонения записываются две логические 1. Кроме того, синхроимпульс поступает через открытый элемент И 19 на вход записи регистра 10 величины отклонения, в который записывается код с выхода реверсивного счетчика 6, численно равный величине Р, и с выхода триггера 12 знака отклонения логический уровень О, указываюгций знак отклонения. С выхода регистра 10 величины отклонения код поступает на индикатор 11, включакщий необходимые дешифраторы, где отображается только значение -+D, сигнализирующее о величине отклонения настройки за прошедший измеряемый интервал времени. Музыкальньй тон может быть настроен ниже, причем отклонение 100 цен тов (фиг.2,в). Измеряемый интервал времени больше эталонного. Следовательно реверсивный счетчик 6 досчитывает до нуля и на выходе 30 преобразователя 18 кода появляется логическая 1, ато приводит к изменению состояния триггера 12 знака отклонения 1. Выходной Сигнал триггера 12 знака отклонения переключает коммутатор 8 и импульсы образцовой частоты с выхода элемента И 13 поступают на вход 28.2 реверсивного счетчика 6, которьш производит их дальнейший счет в прямом направлении По сигналу синхроимпульса выходной код реверсивного счетчика 6 и состояние триггера 12 знака отклонения записываются в регистр 10 величины отклонения, и на индикаторе отображается значение D . Музыкальньй тон может быть настроен ниже, причем отклонение D 100 це тов, а в измеряемом интервале заключено импульсов образцовой частоты меньше, чем 2X1731 (фиг.2,г). В момент прихода синхроимпульса на выходе 31 преобразователя 18 кода присутствует логический О, а триггер 12 знака отклонения находится в состоянии 1 (О на инверсном выходе), следовательно на выходе эле мента 20 присутствует О, который переписывается в регистр 22 предельного отклонения и на индикаторе 11 высвечивается сигнал Ниже. Кроме того, О на втором входе элемента И 19 запрещает прохождение синхроимпульса на вход записи регистра 10 величины отклонения, и на индикаторе сохраняется информация о послед нем значении отклонения, находящемся в диапазоне ±100 центов. Музыкальный тон настроен ниже, отклонение центов (фиг.2,д). В измеряемом интервале заключено импульсов образцовой частоты больше чем 2x1731. Реверсивный счетчик 6 пр изводит счет в прямом направлении до тех пор, пока на выходе 32 преобразо вателя 18 кода не появится О, поступающий на второй вход элемента И 13, что закроет прохождение импульсов образцовой частоты с переклю чателя 4 октав на вход 28.2 реверсивного счетчика 6. Введение элемента И 13 предотвращает переполнение реверсивного счетчика 6, что может привести к ложным срабатьшаниям при больших отрицательных отклонениях настройки (с приходом следуклцего синхроимпульса устройство работает аналогично фиг.2,г). Процесс измерения происходит непрерьшно, причем не теряется ни одного периода входного сигнала. При выходе музыкального тона за пределы шкапы устройства на индикаторе отображается знак расстройки (Вьш1е, или Ниже), причем численное значение отклонения на индикаторе соответствует последнему вошедшему в диапазон измеряемому интервалу времени. Коэффициент усреднения входного сигнала задается объемом двоичного счетчика 14 в зависимости от требуемой точности устройства и не меняется при переключении октав. Увеличение степени усреднения повьииает точность контроля, но ограничено длительностью звучания музыкального тона в дискантовом регистре, а также приводит к большому времени измерения в басовом регистре. Сохранение требуемой точности при уменьшении степени усреднения приводит к усложнению блока 1 преобразования акустического сигнала. Например, при усреднении 100 периодов входного сигнала и для достижения точности контроля 1 цент блок 1 преобразования акустического сигнала должен обеспечивать вьщеление основного Toha (обер-тона) с допустимым разбросом значений каждого периода не более 6%, Повьш1ение точности достигается тем, что в формуле относительного отклонения настройки число NQ принято равным 1731, а при выборе ноты осуществляется изменение частоты образ- , цового генератора, в результате чего D Г1 . Величина относительного отклонения равна величине п. Индикатор осуществляет показания непосредственно в центах. Модуль относительной погрешности, а следовательно, и точность контроля остаются постоянными. Систематическая погрешность шкалы, возникающая в результате упрощения формулы преобразования, не превышает 3% в диапазоне 1100 центов и 1,5% в

диапазоне ±50 ueHtoB и может быть леко вычислена и устранена при измерениях в виде таблицы поправочных коэффициентов.

Точность контроля в районе нуля шкалы индикатора определяется единицей младшего разряда реверсивного счетчика 6 и объемом делителя 15 с переменным коэффициентом деления, 12 разрядов которого обеспечивают формирование эталонного интервала

времени с погрешностью не болео 0,5 цента.

Кроме того, предлагаемое устройство вследствие постоянной степени усреднения входного сигнала позволяет получить максимально достижимую точность контроля в басовом регистре в К раз большую, где К - число контролируемых октав (где К 6 октав в 64 раза).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАСТРОЙКИ МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ, содержащее блок преобразования акустического сигнала, кварцевый генератор, первый двоичньш счетчик, выходы которого соединены с входами переключателя октав, формирователь импульсов, реверсивный счетчик, информационные входы которого соединены с блоком ввода начального кода, входы прямого и обратного счета - с выходами коммутатора, вход установки - с выходом элемента задержки, а выходы - с группой входов регистра величины отклонения, выходы которого соединены с первой группой входов индикатора, триггер знака отклонения, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, прямой выход - с первым управляющим входом регистра величины отклонения и входом управления коммутатора, вход которого соединен с выходом первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля настройки, в него введены второй двоичный счетчик, вход которого соединен с выходом блока преобразования акустического сигнала, а выход - с входом формирователя импульсов, делитель с переменным коэффициентом деления, тактовый вход которого соединен с кварцевым генератором, информационные входы через первый преобразователь кода - с вторыми выходами переключателя нот, а выход - с входом первого двоичного счетчика, первые выходы переключателей нот и октав соединены с входами блока преобразования акустиQ S ческого сигнала, второй преобразователь кода, входы которого соединены (Л с выходами реверсивного счетчика, первый выход - с вторым входом триггера знака отклонения, второй выход с первыми входами второго элемента И, первого и второго элементов ИЛИ, третий выход - с первым входом первого элемента И, второй вход которого соеVI динен с вторым выходом переключателя О) |октав, регистр предельного отклонения, выходы которого соединены с втог 00 рой группой входов индикатора, а первый и второй входы соответственно ел с выходами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с,инверсным и прямым выходами триггера знака отклонения, а выход формирователя импульсов - с третьим входом регистра предельного отклонения, с входом элемента задержки и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом регистра величины отклонения.

п1

.. .l

«ta

N