Quale sensore lineare per una tastiera? [chiuso]

Sto cercando di creare una tastiera sensibile alla velocità per suonare la musica.

Devo misurare la posizione di ciascun tasto per sapere quanto dovrebbe essere forte il suono.

Il volume del suono è una funzione della velocità dei tasti alla fine della discesa. So che la posizione può essere recuperata dalla velocità integrandola.

Quale sarebbe il modo più economico e semplice, ma ancora ragionevolmente preciso per farlo?

Non so esattamente cosa significhi "ragionevolmente preciso" nel contesto. Dovrò provarlo.

La lunghezza dello spostamento massimo è di circa 2 cm.

EDIT: non come sembrano suggerire alcune risposte, il volume NON è funzione della velocità media del tasto.

EDIT2: il volume è funzione della velocità del martello nel momento in cui colpisce la corda, ma la chiave non sta spingendo il martello fino alla fine del suo percorso. È davvero come lanciare una palla su un muro: la palla lascia la mano in un momento, prima di colpire il muro.

Che ne dici di rilevamento capacitivo? Nastro un po 'di foglio di alluminio sul fondo del tasto, terra la parte inferiore della tastiera e misura il tempo di salita attraverso una resistenza da 100k.

Questo metodo può essere reso quasi arbitrariamente preciso, purché il processore sia abbastanza veloce da discriminare il cambiamento di capacità.

Non ho spiegato molto bene il circuito. Si collega un'uscita digitale alla chiave tramite un resistore di alto valore, si imposta in basso per scaricare qualsiasi carica vagante e quindi si imposta in alto. È inoltre possibile collegare un ingresso digitale direttamente alla chiave. La capacità si caricherà lentamente attraverso il resistore e il tempo impiegato prima dell'accensione dell'ingresso digitale. Questo tempo è uguale alla costante di tempo RC del circuito.

La maggior parte delle tastiere utilizza semplicemente due contatti per tasto, configurati in modo da chiudersi (o aprirsi) in posizioni diverse nella corsa del tasto. Stimano la velocità dal tempo che intercorre tra i due eventi. Anche le tastiere "piano action" ponderate con fantasia usano questo metodo di rilevamento di base.

Cercare di misurare la posizione e / o la velocità suona direttamente come un enorme eccesso.

Devo misurare la posizione di ciascun tasto per sapere quanto dovrebbe essere forte il suono.

Normalmente la velocità della chiave viene calcolata misurando il tempo tra l'interruzione dell'interruttore normalmente chiuso e la realizzazione dell'interruttore discendente normalmente aperto.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Figura 1. Un contatto da tastiera break-before-make viene in genere utilizzato per la misurazione della velocità.

Il volume del suono non è solo funzione della velocità dei tasti alla fine della discesa. ... La lunghezza dello spostamento massimo è di circa 2 cm.

In questo caso è necessario disporre meccanicamente il contatto normalmente chiuso in modo che si rompa negli ultimi mm di corsa.

^{simula questo circuito}

Figura 2. La disposizione di commutazione meccanica.

Mi sembra che la soluzione migliore sarebbe quella di modificare una pedaliera per basso MIDI esistente in base alle proprie esigenze.

Il commento di OP a Dave Tweed:

Penso che questo metodo sia insufficiente. Ecco perché: se spingo lentamente il tasto giù per metà del percorso, quindi lo spingo rapidamente fino alla fine, il suono sarebbe forte su un piano reale e questo metodo penserebbe che il tasto sia stato premuto molto lentamente e quindi emettere un suono davvero silenzioso. Inoltre, se voglio ripetere una nota, dovrei lasciare che il tasto ritorni completamente nella sua posizione originale, che non è affatto ciò che farei su un pianoforte reale.

Ecco perché ho proposto di attivare l'interruttore di commutazione negli ultimi mm di corsa.

Dovresti dare un'occhiata alle tastiere analogiche. Dai un'occhiata a questo video . Questo è solo un esempio di concetto.

Modifica: Inoltre, se gli interruttori ottici non funzionano per te, dai un'occhiata a questo:

C'è una bobina stampata PCB sotto ciascun cappuccio chiave. Quando si preme il pulsante, la bobina misura la variazione di induttanza causata dalla compressione e decompressione della molla del tasto, pertanto è possibile ottenere una lettura abbastanza accurata della posizione dell'interruttore.

Fonte:
Reddit
Imgur

Se la variabile importante è l'impatto di un "martello" che stai cercando di emulare, considera i sensori piezoelettrici che ti consentono di misurare direttamente questo. Producono un impulso la cui ampiezza dipende dall'impulso d'impatto.

Un'opzione potrebbe essere i sensori Hall, che rilevano la forza di un campo magnetico. Esistono diversi tipi di sensori Hall per il rilevamento digitale e analogico, ne hai bisogno uno con analogico. Ad esempio, SI7211 costa circa 0,80 USD.

È inoltre necessario un piccolo magnete sotto ogni tasto. Quando il magnete si avvicina al sensore, il campo magnetico aumenta, aumentando la tensione di uscita del sensore.

Puoi trattarlo come uno strumento ibrido digitale / analogico posizionando i microfoni [1] all'interno della tastiera, sintonizzati sul suono di colpire i tasti. I segnali dei microfoni aumentano il tradizionale ingresso basato su switch, quindi l'interruttore ti dice quale tasto è premuto e i microfoni ti dicono quanto è stato forte il più recente pressione dei tasti.

2 o più microfoni lungo la lunghezza della tastiera permetterebbero di decodificare un accordo con note alte / basse e note morbide / alte e viceversa.

[1]: continuo a dire "microfono", ma intendo "dispositivo generico di rilevamento delle vibrazioni".

Potresti voler ricercare resistori variabili con ritorno a molla, potenziometri con ritorno a molla o sensori di posizione lineari. Ecco un esempio: http://ecatalog.beisensors.com/item/linear-position-sensors/linear-position-sensor-9600-series-compact-spri/9610r3-4kl2-0

Un'altra possibilità potrebbe essere quella di utilizzare un piccolo codificatore rotante (e convertire meccanicamente il movimento della pressa lineare in movimento rotatorio). L'encoder emetterebbe uno o più gruppi di impulsi mentre l'albero ruota. Una frequenza cardiaca maggiore indica una velocità maggiore. La posizione dell'encoder può essere tracciata direttamente se i gruppi di impulsi vengono inviati a una logica digitale aggiuntiva. Ecco un esempio: https://www.mouser.com/ProductDetail/Bourns/PEC16-4220F-S0024?qs=6FD5PBp7ZtQte%252Bg7b%2FiMUw%3D%3D&gclid=EAIaIQobChMIrQQQA

Se vuoi la massima precisione a un prezzo ragionevole, che ne dici di usare un codificatore lineare , attaccare una striscia codificata in grigio (che stampi tu stesso usando una stampante laser su un foglio trasparente, quindi ritaglia e attaccane uno a ciascuna chiave) - altro dettagli su come funzionano con gli encoder rotativi qui . In questo modo sono necessarie due linee digitali (forse 3 per ottenere un'indicazione accurata della posizione finale) per tasto. Ciò ti consentirà di misurare la velocità con una precisione molto buona e anche la posizione, se pertinente. Il vantaggio di questo è che potresti adattarlo a una vecchia tastiera (anche a una tastiera acustica).

Attenzione: quando ero adolescente (molto tempo fa) mi chiedevo da anni se avrei potuto realizzare una tastiera realistica a un prezzo più basso rispetto all'acquisto. Sembrava improbabile allora e sembra ancora meno probabile ora. Il metodo conveniente è quindi probabilmente "comprare una tastiera sensibile alla velocità e smontarla", il che non è divertente.