Устройство для контроля настройки музакальных инструментов Советский патент 1987 года по МПК G10H1/02 

Изобретение относится к измерительной технике может быть использовано для измерения малых отклонений частот звуковых колебаний от заданных значений, в частности, для контроля отклонения настройки музыкальных инструментов от заданного строя.

Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет исключения затрат времени на предварительную установку высоты на- ,страиваемого звука при помощи переключателя .

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для контроля настройки музьшальных инструментов; ,на фиг. 2 - структурная схема блока фильтров; на фиг. 3 - структурная схема блока распознавания ноты; на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройства tпоказаны сигналы на выходах соответствующих элементов блок схемы ),

Устройство для контроля настройки музыкальных инструментов содержит , датчик 1, блок 2 фильтров, триггер 3 Шмидта, первый двоичньй счетчик 4, коммутатор 5, первый элемент И 6; счетчик 7 октйвы, блок 8 памяти октавы, индикатор 9 октавы, второй двоичный счетчик 10, первый преобразователь 11 кода, RS-триггер 12, кварцевый генератор 13, второй элемент И 14, индикатор 15 ноты, блок 16 распознавания ноты, триггер J 7 знака отклонения, узел 18 индикации отклонения.

Блок 2 фильтров (фиг. 2) содержи нормирующий усилитель 19, детекторы 20 и 21,,фильтры 22 нижних частот (ФНЧ), компараторы 23, полосовые фильтры 24, ключи 25.

Блок 16 распознавания ноты содер- 45 кварцевого генератора 13, а вторые

жит блок 26 начального кода, первый элемент ШШ 27, ревер сивньш счетчик 28, преобразователь 29 кода, коммутатор 30, элемент И 31, второй элемент ИЛИ 32, счетчик 33 ноты, блок 50 34 памяти ноты,- Д-триггер 35, блок 36 сравнения

Узел 18 индикации отклонения содержит элементы И 37 и 38, ключи 39 и 40, интегратор 41, индикатор 42 от- 55 клонения, шины 43 и 44 источников соответственно положительного и отрицательного опорных напряжений, сумматор 45.

входы первого 6 и второй 14 элементов И - с выходом триггера ,12.

При этом блок 16 распознава ния ноты содержит реверсивный счетчик 28, группа входов которого соединен с группой выходов блока 26 ввода на чального кода, первьш и второй входы - с выходами первого 27 и второг 32 элементов ИЛИ, третий вход - с третьим входом блока I6, первым вхо дом счетчика 33 ноты, а группа выходов соединена со входами второго преобразователя 29 кода, группа вых

Кроме того, на блок-схемах приняты следующие.обозначения: 46-50 входы и 51-54 выходы блока 16 распознавания ноты.

Устройство для контроля настройки музыкальных инструментов содержит последовательно соединенные датчик 1, блок 2 фильтров, триггер 3 Шмидта и первый двоичный счетчик 4, второй

двоичный Счетчик 10, первый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 13, а группа Ьыходов - с группой входо Ь первого преобразователя 11 кода, выход RS-триггера 12

соединен с вгорым вхбдом счетчика 10, первый и второй выходы триггера 17 соединены с первым и вторым входами узла 18 индикации отклонения, группа входов коммутатора 5 соединена с

группой выходов счетчика 4, а выход - с первым входом первого элемента И 6 и тактовкм входом счетчика 7 октавы, группа -вьгходов которого соединена с группой управляющих входов коммухатора.5 и блока 8 памяти октавы, группа выходов которого соединена с .группой входов индикатора 9 октавы, первый вход блока 16 соединен с выходом элемента И 6, входами сброса

RS-триггера 12, счетчика 4 и счетчика 7 октавы, второй вход, - с выходом счетчика 10, третий вход - с выходом преобразователя кода 11,с первыми входами блока 8 памяти октавы, триггера 12 и триггера 17, четвертый вход - с выходом элемента И 14, пя-, тый вход - с. первьм выходом триггера 17, а первый выход блока 16 соединен с- третьим входом узла 18 индикации

отклонения, второй и третий выходы - с вторым и третьим входами триггера 17, группа выходов - t группой входов индикатора 15 ноты, первьй вход элемента И 14 соединен с-выходом .

входы первого 6 и второй 14 элементов И - с выходом триггера ,12.

При этом блок 16 распознава ния ноты содержит реверсивный счетчик 28, группа входов которого соединена с группой выходов блока 26 ввода начального кода, первьш и второй входы - с выходами первого 27 и второго 32 элементов ИЛИ, третий вход - с третьим входом блока I6, первым входом счетчика 33 ноты, а группа выходов соединена со входами второго преобразователя 29 кода, группа выхо312

дов,которого соединена с группой входов второго коммутатора 30, выход которого соединен с третьим выходом блока 16, второй вход счетчика 33 ноты соединен с пятым входом блока 16 и первым входом элемента ИЛИ 32, а группа выходов - с группой управляющих входов коммутатора 3.0, блока 36 сравнения и блока 34 памяти ноты, группы выходов которого соединены с группой выходов блока 16 и второй группой входов- блока 36 сравнения, первый вход триггера .35 соединен с вторым выходом преобразбвателя 29

кода и вторым выходом блока 16, вто- 15 плитуды сигналов с детекторов 21 тех

20

звеньев, частота среза ФНЧ 22 которых ниже частоты основного тона, малы, амплитуды сигналов с детекторов 21 тех звеньев, частота среза ФНЧ 22 которых выше частоты основного тона, отличаются незначительно, а наибольшая разность амплитуд возникает в тех каналах частота среза ФНЧ 22 которых наиболее близка к частоте основрой вход - с первым входом блЬка 16 и входом блока 34 памяти ноты, третий вход - с выходом блока 36 сравнения, а выход соединен с вторыми входами элемента ИЛИ 32, элемента И 31 и первым выходом блока 16, первый вход элемента И 31 соединен с вторым входом блока 16, а выход - с первым входом элемента ИЛИ 27, второй вход которого соединен с четвер- 25 ного тона. Для выделения основного тым входом блока 16.тона сравнивают амплитуды напряжений

Блок фильтров содержит пар аллель- с детекторов 21 данного и более ниэ-, но соединенные звенья, каждое из кочастотного звеньев. Если эта раз- которых состоит из фильтра 22 нижних ность больше порогойого значения, частот, выход которого соединен че- 30 то .соответствующий KOhmapaTop 23, рез полосовой фильтр 24 с первым входом ключа 25 и через детектор 21 с первым входом компаратора 23, выход которого соединен с вторым входом ключа 25, причем входы фильтров 22 нижни х частот соединены с выходом нормирующего усилителя 19, первый вход которого соединен с в ходом блока 2 фильтров, выход которого соединен с выходами ключей 25 и через де- 40 все остальные гармоники подавляются тектор 20 - с вторым входом усилите- блоком 2 фильтров. Детектор 20 пред- ля 19, второй вход компаратора 23 назначен для стабилизации амплитуды соединен с выходом детектора 21 бо- сигнала с выхода блока 2 фильтров, лее низкочаст отного звейа, а второй что обеспечивает нормальную работу вход компаратора 23 самого низкочас- 45 компараторов 23- и триггера 3 Шмидта, тотного звена - с общей шиной.Прямоугольные импульсы с выхода

Узел индикации отклонения содержит четвертый 37 и пятый 38 элементы И, первые входы которых соединены с первым выходом блока 6, вторые вхо- 50 4,7 и 10 установлены в нулевое сое- ды соединены соответственно с первым тояние. Выходы счетчика 7 октавы под- и вторым выходами триггера.17, а вы- ключены к адресным входам коммутато- ходы соединены с первыми входами пер- ра 5, сигнал на выходе которого при вого 39 и второго 40 ключей, вторые кодовой комбинации 000 обеспечивает входы которых подключены к шинам со- 55 выход коммутатора 5 прохождение ответственно положительного 43 и от- сигнала с выхода первого разряда рицательного 44 опорных напряжений, двоичного счетчика 4, при комбинации а выходы - через сумматор 45 и интег- 001 - второго разряда ,и т.д. После .ратор 41 к индикатору 42 отклонения. окончания первого периода входного

выполненный, например, на полевом транзисторе, вырабатывает управляющее напряжение, которое откроет соответствующий ключ 25, и сигнал с ФНЧ 35 22, дополнительно отфильтрованный полосовым фильтром 24, поступает на вход триггера 3 Шмидта. На выходе блока 2 фильтров присутствует сигнал, содержащий только основной тон,

триггера 3 Шмидта поступают на счетный вход двоичного счетчика 4. В начальный момент времени t. счетчики

Устройство работает следующим образом.

Акустический сигнал преобразуется датчиком 1, например микрофоном, в электрический, который поступает на вход блока 2 фильтров и усиливается нормирующим усилителем 19 (фиг.2). С выхода усилителя 19 сигнал поступает на входы фильтров 22 нижних частот (ФНЧ).

Музыкальный, сигнал содержит, кроме основного тона, высшие гармоники, а для устойчивой работы устройства необходимо вьщелить основной тон. Ам

звеньев, частота среза ФНЧ 22 которых ниже частоты основного тона, малы, амплитуды сигналов с детекторов 21 тех звеньев, частота среза ФНЧ 22 которых выше частоты основного тона, отличаются незначительно, а наибольшая разность амплитуд возникает в тех каналах частота среза ФНЧ 22 которых наиболее близка к частоте основного тона. Для выделения основного тона сравнивают амплитуды напряжений

с детекторов 21 данного и более ниэ-, кочастотного звеньев. Если эта раз- ность больше порогойого значения, то .соответствующий KOhmapaTop 23, все остальные гармоники подавляются блоком 2 фильтров. Детектор 20 пред- назначен для стабилизации амплитуды сигнала с выхода блока 2 фильтров, что обеспечивает нормальную работу компараторов 23- и триггера 3 Шмидта, Прямоугольные импульсы с выхода

выполненный, например, на полевом транзисторе, вырабатывает управляющее напряжение, которое откроет соответствующий ключ 25, и сигнал с ФНЧ 22, дополнительно отфильтрованный полосовым фильтром 24, поступает на вход триггера 3 Шмидта. На выходе блока 2 фильтров присутствует сигнал, содержащий только основной тон,

4,7 и 10 установлены в нулевое сое- тояние. Выходы счетчика 7 октавы под- ключены к адресным входам коммутато- ра 5, сигнал на выходе которого при кодовой комбинации 000 обеспечивает выход коммутатора 5 прохождение сигнала с выхода первого разряда двоичного счетчика 4, при комбинации 001 - второго разряда ,и т.д. После окончания первого периода входного

триггера 3 Шмидта поступают на счетный вход двоичного счетчика 4. В начальный момент времени t. счетчики

сигнала на первом разряде счетчика 4 (на выходе коммутатора 5) появляется I и передним фронтом импульса счетчик 7 октавы переключается в состояние 001, коммутатор подключает второй з разряд счетчика 4, находящийся в состоянии О. В результате на выходе коммутатора 5 формируются короткие импульсы, следующие через ,2,4,8... периодов входного сигнала, т.е. через О 2 , где k-коэффициент, значение которого формируется счетчиком октавы 7, Кроме того, в момент t RS-триггер 12 установлен в состояние О и двоичный счетчик 10 начинает счет им- пульсов кварцевого генератора 13. При равенстве кода счетчика 10 кодовой комбинации, заложенной в преобразователе кода 11, на выходе последнего в момент ti формируется 20 импульс, возвращающий RS-триггер 12 в состояние 1. При этом формирование первого эталонного интервала Т( (фиг. 4) заканчивается,и счетчик 10

ка 28. При равенстве числа импульсов, поступивших с-кварцевого генератора 13, величине Д, реверсивный счетчик 28 достигает О и на .выходе 52 преобразователя кода 29 появляется импульс, который устанавливает триггер 17 знака отклонения в О. Реверсивный счетчик 28 переключается на режим прямого счета. Кодовая комбинация 0000 с выхода счетчика 33 ноты поступает на адресные входы коммутатора 30, который подключает первый канал преобразователя кода, где заложено число А,, . При равенстве числа импульсо)з кварцевого генератора 1.3, поступивших на вход реверсивного . счетчика 28, величине Д на выходе 53 коммутатора 30 формируется импульс, который переводит триггер 17 знака отклонения в , при этом реверсивный счетчик 28 переключается на режим вычитания, а в счетчике 33 ноты устанавливается код 0001. Кодовая комбьнация 0001 переключает

устанавливается в О. Временной ин- коммутатор 30 на второй канал преобразователя 29 кода, в котором заложено число а, . Временной интервал

Т,+Тд, +T.S

равен периоду ноты си, Ту+

тервал ,474 мс, что соответствует периоду сигнала ноты си суб- контроктавы с отклонением +50 центов. Значение k, накопленное в счетчике 7 октавы, по команде с преобразовате- -ЗО ° ноты до

Импульсом по входу 4Ь анализ но+:i-rtj , - периоду ноты и T.. до ноты до. - Т....+

ля 11 кода записывается в блок 8 памяти октавы и выводится на индикатор 9 октавы, включающий и необходимые дещифраторы. Логическая единица с выхода RS-триггера 12 открьшает элемент И 6, и очередной импульс с выхода коммутатора 5 устанавливает счетчики 4 и 7 и RS-триггер 12 в исходное состояние, начинается новый цикл измерения.

В течение интервала времени Т , следующегЪ за Т, производится распознавание ноты в блоке 16 (фиг. 3j.

Импульсом по входу 48 сметчик 33 ноты устанавливается в О, в реверсивный счетчик 28 записьгоается код .h , из блока 26 ввода начального кода и триггер 17 знака отклонения устанавливается в . Логическая единица с его выхода по входу 50 через элемент ИЛИ 32 поступает на вход реверсивного счетчика 28 и переключает его на режим вычитания. Логическая единица с выхода RS-триггера 12 открывает элемент И 14, и импульсы с кварцевого генератора 13 по входу 49 поступают через элемент ИЛИ 27 на счетный вход реверсивного счетчи35

40

45

5С

55

ты заканчиваешься, код ноты и счетчика 33 ноты переписывается в блок 34 памяти ноты и вьюодится по выходу 54 на индикатор 15 ноты, включающий и необходимые дешифраторы.

Импульс по входу 46 поступает на счетный 13ХОД D-триггера 35. Если к моменту его прихода коды ноты предыдущего и текущего измерений совпадают, то 1 с выхода блока 36 сравнения по входу D разрешит D-триггеру 35 установиться в 1 и начать формирование измерительного импульса по выходу 51, -во время которого через элемент И 31 будет разрешено прохождение импульсов по входу 47 с одного из млaдщIix разрядов двоичного счет- чЧика.Ю через элемент ИЖ 27 на счетный вход реверсивного счетчика, он будет переключен 1 с выхода элемента ИЛИ 32 на режим вычитания; число, оставшееся в реверсивном счетчике 28 в момент прохождения импульса по входу 46, пропорционально отклонению настройки. Импульс .с выхода преобразователя 29 кода устанавливает D-триггер 35 в О, формирование изка 28. При равенстве числа импульсов поступивших с-кварцевого генератора 13, величине Д, реверсивный счетчик 28 достигает О и на .выходе 52 преобразователя кода 29 появляется импульс, который устанавливает триггер 17 знака отклонения в О. Реверсивный счетчик 28 переключается на режи прямого счета. Кодовая комбинация 0000 с выхода счетчика 33 ноты поступает на адресные входы коммутатора 30, который подключает первый канал преобразователя кода, где заложено число А,, . При равенстве числа импульсо)з кварцевого генератора 1.3, поступивших на вход реверсивного . счетчика 28, величине Д на выходе 53 коммутатора 30 формируется импульс, который переводит триггер 17 знака отклонения в , при этом реверсивный счетчик 28 переключается на режим вычитания, а в счетчике 33 ноты устанавливается код 0001. Кодовая комбьнация 0001 переключает

коммутатор 30 на второй канал преобразователя 29 кода, в котором заложено число а, . Временной интервал

Т,+Тд, +T.S

равен периоду ноты си, Ту+

° ноты до

+:i-rtj , - периоду ноты и T.. до ноты до. - Т....+

5

0

5

С

5

ты заканчиваешься, код ноты и счетчика 33 ноты переписывается в блок 34 памяти ноты и вьюодится по выходу 54 на индикатор 15 ноты, включающий и необходимые дешифраторы.

Импульс по входу 46 поступает на счетный 13ХОД D-триггера 35. Если к моменту его прихода коды ноты предыдущего и текущего измерений совпадают, то 1 с выхода блока 36 сравнения по входу D разрешит D-триггеру 35 установиться в 1 и начать формирование измерительного импульса по выходу 51, -во время которого через элемент И 31 будет разрешено прохождение импульсов по входу 47 с одного из млaдщIix разрядов двоичного счет- чЧика.Ю через элемент ИЖ 27 на счетный вход реверсивного счетчика, он будет переключен 1 с выхода элемента ИЛИ 32 на режим вычитания; число, оставшееся в реверсивном счетчике 28 в момент прохождения импульса по входу 46, пропорционально отклонению настройки. Импульс .с выхода преобразователя 29 кода устанавливает D-триггер 35 в О, формирование измерительного импульса заканчивается .

Последовательность измерительных импульсов поступает по выходу 51 на узел 18 индикации отклонения, где в зависимости от знака отклонения, которое определяется состоянием триггера 17 знака отклонения во время измерительного Импульса, открьшается один из элементов И 37 или 38, а следовательно, один из клгочей 39 или 40, и через сумматор 45 на интеграто 41 поступает последовательность импульсов амплитуды -HJo или -U ; после интегрирования сигнал поступает на индикатор 42 отклонения, отградуированный в центах.

В процессе измерения осуществляется непрерывная индикация символов октавы, ноты и отклонения настройки от табличного значения.

Предлагаемое устройство для настройки музыкальных инструментов позволяет повысить производительност контроля за счет автоматического определения ноты, октавы и величины отклонения. Устройство обладает высокой помехоустойчивостью благодаря наличию блока сравнения 36, запрещающего формирование измерительных импульсов при появлении помехи, которая приводит к изменениям измерительных значений .ноты. Целесообразно использовать устройство при настройке музыкального инструмента как в процессе производства, так И При ремонте и периодической настройке при эксплуатации, а также при контроле точности строя инструмента.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля настройки музыкальных инструментов, содержащее последовательно соединенные датчик, блок фильтров, триггер Шмидта и первый двоичный счетчик, второй двоичный счетчик, первый вход .которого соединен с выходом кварцевого генератора, а группа выходов - с группой входов первого преобразователя кода, RS-триггер, выход которого соединен с вторым входом второ- ,гр двоичного счетчика, триггер знака отклонения, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами узла индикации отклонения, отлич.ающееся , что, с целью повышения производитель

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нести контроля в него рведены первый коммутатор, первый и второй элементы И, счетчик октавы, блок памяти октавы, индикатор октавы, блок распознавания ноты, индикатор ноты, причем группа входов коммутатора соединена с группой выходов первого двоичного счетчика, а выход - с первым входом первого элемента И и тактовым входом счетчика октавы, группа выходов которого соединена с группами управляющих входов первого коммутатора и блока памяти октабы, выходы которого соединены с входами индикатора октавы, первый вход блока распознавания ноты соединен с выходом первого элемента И, входами сброса RS- триггера, первого двоичного счетчика и счетчика октавы, второй вход - с выходом второго двоичного счетчика, третий вход - с выходом первого пре образователя кода, с первыми входами блока памяти октавы, RS-триггера и триггера знака отклонения, четвертый вход - с выходом второго элемента И, пятый вход - с первым выходом триггера знака отклонения, а первый выход блока распознавания ноты соединен с третьим входом узла индикации откло- нения, второй и третий выходы - с вторым и третьим входами триггера знака отклонения,. группа выходов - с группой входов индикатора ноты, при этом первый вход второго элемента И соединен с выходом кварцевого генератора, а вторые входы первого и второго элемента И. - с выходом RS- триггера.

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что, блок распознавания ноты содержит реверсивный счетчик, группа входов которого соединена с группой выходов блока ввода начального кода, первый и второй входы - с выходами первого и второго элементов ИЛИ, третий вход - с тре- тьим входом блока распознавания ноты и первым входом счетчика ноты, а группа выходов - с группой входов второго преобразователя кода, группа выходов которого соединена с группой входов второго коммутатора, выход которого соединен с .третьим выходом блока распознавания ноты, второй вход счетчика ноты соединен с пятым входом блока распознавания ноты и первым входом второго элемента 1ШИ, а группа выходов - с группой управляющих

входов второго коммутатора, гр ттпами уходов блока сравнения и блока памяти ноты, группа выходов которого соединена с группой выходов блока распознавания ноты и второй группой входов блока сравнения, D-триггер, первый вход которого соединен с выходом второго преобразователя кода и вторым выходом блока распознавания ноты, второй вход - с первым входом блока распознавания ноты и входом блока памяти ноты, третий вход - с выходом блока сравнения, а выход соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и первым входом третьего.элемента И, а также с первым выходом блока распознавания ноты, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертым входом блока распознавания ноты.

290405

3. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что блок фильтров содержит параллельно соединенные звенья, каждое из которых состоит из фильтра нижних частот, выход которого соединен через полосовой фильтр с первым входом ключа и через первый детектор - с первым входом компаратора, выход которого соединен fO с вторым ЕГХОДОМ ключа, причем входы фильтра нижних частот соединены с выходом нормирующего усилителя, первый вход которого соединен с входом блока фильтров, выходы которого соеди- 15 нены с выходами ключей и через второй детектор - с вторым входом нормирующего усилителя, причем второй вход компаратора соединен с выходом первого детектора предыдущего низко- 20 частотного звена, а второй вход компаратора самого низкочастотного звена - с общей шиной.

(jC7US.Z

9

S3

Изобретение относится к области измерительной техники. Может быть использовано для измерения малых отклонений частот звуковых колебаний от заданных значений. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет исключения затрат времени на предварительную установку высоты настраиваемого звука при помощи переключателя. Устройство содержит датчик 1, блок 2 фильтров , триггер 3 Шмидта, двоичные счетт чики 4 и 10, кварцевый генератор 13, преобразоватр-ль II кода, RS-триггер 12, триггер 17 знака отклонения, узел 18 индикации отклонения. Введение коммутатора 5, элементов И 6 и 14, счетчика 7 октавы, блока 8 памяти октавы, индикатора 9 oктaвы индикатора 15 ноты, блока 16 распознавания ноты, обра зование новых функциональных связей позволило достичь поставленную цель. Кроме того, в описании изобретения приведены примеры выполнения блоков 2, 16, 18. Устройство позволяет существенно повысить производительность контроля за счет автоматического определения ноты, октавы, величины отклонения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. с (Л 4i О сл