Устройство для контроля настройки музыкальных инструментов

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИК (5!)4 G 10 Н 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР (21) 3716305/24-21 (22) 21.03.84 (46) 30.08.85. Бюл. № 32 (72) В.С.Шепелев, Г.П.Уварова и А.В.Балакин (7 1) Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт музыкальной промышленности (53) 621.828(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1119068, кл. G 10 Н 1/02, 1983 °

2. Авторское свидетельство СССР

¹- 907574, кл. G 10 Н 1/02, 1982. (54) (57) УстРОЙство для контроля

НАСТРОЙКИ МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ, содержащее блок преобразования акустического сигнала, кварцевый генератор, первый двоичный 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля на„„Я0„„1176 75 стройки, 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 гереключателей нот и октав соединены r входами блока преобразования акустического сигнала, второй преобразователь кода, входы которого соединены 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 соединен с вторым выходом переключателя октав, регистр предельного отклонения, выходы которого соединены с вто-, рой группой входов индикатора, а первый и второй входы соответственно с выходами первого и второго эпементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с,инверсным и прямым ab»-.одами 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.

1176375

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

Цель изобретения — повышение точности контроля настройки.

На фиг.1 представлена структурная 10 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 кото9

20 рого соединены с входами переключателя 4 октав, формирователь 5 импуль ов, 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

30 которого соединены с первой группои входов индикатора 11, триггер 12 знака отклонения, первый вход которого соединен с выходом элемента 9 задержки, прямой выход — с первым управляющим входом регистра 10 величины 35 отклонения и входом управления комму" татора 8, вход которого соединен с выходом первого элемента И 13, второй двоичный счетчик 14, вход которого соединен с выходом блока 1 преоб- 40 разования акустического сигнала, а выход — с входом формирователя 5 импульсов, делитель 15 с переменным коэффициентом деления, тактовый вход которого соединен с кварцевым генера-45 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- 0 лей 17 и 4 нот и октав соединены с входами блока 1 преобразования акустического сигнала, второй преобразоВатель 18 кода, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчи- Ы ка 6, первый выход — с вторым входом триггера 12 знака отклонения, второй выход — с первыми входами второго эпемента 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 индикатора 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 электрическии, полосовой фильтр 24 выделяет гармоническую составляющую

1176375 з с частотой, соответствующей выбранной ноте (обертону), усиливается усилителем 25 и преобразуется триггером

26 Шмидта в последовательность прямоугольных импульсов, которые посту пают на вход двоичного счетчика 14.

С выхода двоичного счетчика 14 сигнал поступает на формирователь 5 импуль-. сов,который формирует по переднему фронту входного сигнала короткие 10 по длительности синхроимпульсы, используемые для синхронизации устройства, причем период их следования образует измеряемый интервал времени. за KDTopHH проводится полный цикл из. 15 мерения отклонения настройки. В начале измерения синхроимпульс через элемент 9 задержки поступает на установочные 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-десятичный 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 "0". Логический уровень с его выхода переключает коммутатор 8 таким образом, что импульсы образцо- З5 вой 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

1 731 импульса о бра зцов ой частоты составляет эталонный интервал времени, с которым сравнивается измеряемый интервал времени.

Выходной код реверсивного счетчика

6 поступает на преобразователь 18 кода, выполненный, например, на базе элементов И-HE и ИЛИ-НЕ, логические уровни на выходах которого отобража- 5О ют состояние реверсивного счетчика

6. На выходе 30 отображается состояние кодаЮ =О или ЭФО; на выходе 31 — Э 100, илиЗ(100, на выходе 32 -2 1731 или 3)1731, 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 9 ) 100 (фиг.2,а). Логический

"О" с выхода 3 1 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 "0" поступает на входы элементов ИЛИ 20 и 21, на вторые входы, которых поступает сигнал соответственно с инверсного и прямого .выходов

I триггера 12 знака отклонения, находящегося в начальном состоянии "0".

На выходе элемента ИЛИ 21 присутствует логический "0", который записывается по сигналу синхроимпульса в регистр 22 предельного отклонения.

Информация из регистра выводится на индикатор, на котором высвечивается сигнал "Выше".

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 состоянне и цикл измерения возобновляется.

Музыкальный тон может быть настроен выше, причем отклонение Р <100 цен. тов (фиг.2,б). На выходе 31 преобразователя 18 кода присутствует логическая "1" и поступает на входы элементов И 19, ИЛИ 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

"11 . Кроме того, синхроимпульс поступает через огкрытый элемент И 19 на вход записи регистра 10 величины отклонения, в который записывается код с выхода реверсивного счетчика 6, численно равный величине ), и с выхода триггера 12 знака отклонения логический уровень "011, указывающий знак отклонения. С выхода регистра 10 величины отклонения код поступает на индикатор 11, включающий необходимые дешифраторы, где отображается только значение .+2 сигнализирующее о вели1176375 чине отклонения настройки за прошедший измеряемый интервал времени.

Музыкальный тон может быть настроен ниже, причем отклонение 9(100 цен- 5 тов (фиг.2,в).

Измеряемый интервал времени больше эталонного. Следовательно реверсивный счетчик 6 досчитывает до нуля и на выходе 30 преобразователя 18 кода по- 1р является логическая "1", ято приводит к изменению состояния триггера 12 знака отклонения "1". Выходной сигнал триггера 12 знака отклонения переключает коммутатор 8 и импульсы образцо- 15 вой частоты с выхода элемента И 13 поступают на вход 28.2 реверсивного счетчика 6, который производит их дальнейший счет в прямом направлении.

По сигналу синхроимпульса выходной 2р код реверсивного счетчика 6 и состояние триггера 12 знака отклонения записываются в регистр 10 величины отклонения, и на индикаторе отображается значение 3 . 25

Музыкальный тон может быть настроен ниже, причем отклонение З >< 100 центов, а в измеряемом интервале заключено импульсов образцовой частоты меньше, чем 2 1731 (фиг.2,г) .

В момент прихода синхроимпульса на выходе 31 преобразователя 18 ко да присутствует логический "0", а триггер 12 знака отклонения находится в состоянии "1" ("0" на инверсном

35 выходе), следовательно на выходе элемента 20 присутствует "0", который переписывается в регистр 22 предельного отклонения и на индикаторе 11 высвечивается сигнал "Ниже". Кроме

4Q того, "0" на втором входе. элемента И 19 запрещает прохождение синхроимпульса на вход записи регистра

10 величины отклонения, и на индикаторе сохраняется информация о послед45 нем значении отклонения, находящемся в "диапазоне i100 центов.

Музыкальный тон настроен ниже, отклонение D ) 100 центов (фиг. 2,д) .

В измеряемом интервале заключено им- 50 пульсов образцовой частоты больше чем 2х1731. Реверсивный счетчик 6 производит счет в прямом направлении до тех пор, пока на выходе 32 преобразователя 18 кода не появится "0", поступающий на второй вход элемен та И 13, что закроет прохождение импульсов образцовой частоты с переключателя 4 октав на вход 28.2 реверсивного счетчика 6. Введение элемента И 13 предотвращает переполнение реверсивного счетчика 6, что может привести к ложным срабатываниям при больших отрицательных отклонениях настройки (с приходом следующего синхроимпульса устройство работает аналогично фиг.2,г).

Процесс измерения происходит непрерывно, причем не теряется ни одного периода входного сигнала. При выходе музыкального тона за пределы шкалы устройства на индикаторе отображается знак расстройки (" Выше", нли "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 повышает 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 выделение основного тра (обер-. тона) с допустимым разбросом значений каждого периода не более 6Х.

Повышение точности достигается тем, что в формуле относительного отклонения настройки число М принято равным 1731, а при выборе ноты осуществляется изменение частоты образ-, цового генератора, в результате чего

Д и й . Величина относительного отклонения равна величине о . 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

37 в диапазоне «100 центов и 1,57 в времени с погрешностью не более

0 5 цента.

Кроме того, предлагаемое устройст. во вследствие постоянной степени усреднения входного сигнала позволяет получить максимально достижимую точность контроля в басовом регистре в

К раз большую, где К вЂ” число контролируемых октав (где K =6 октав в 64 раза).

7 t 176375 диапазоне +50 центов и может быть легко вычислена и устранена при измерениях в виде таблицы поправочнык 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 1О формирование эталонного интервала

Фц

С у ь М

Составитель С.Клевцов

Редактор Н.Воловик Техред Т.Дубинчак Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5367/51 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4