キーボードのリニアセンサーは何ですか？[閉まっている]

音楽を再生するためのベロシティセンシティブなキーボードを作ろうとしています。

音の大きさを知るために、各キーの位置を測定する必要があります。

音の音量は、降下の終わりにキーの速度の関数です。速度を積分することで速度から位置を回復できることを知っています。

それを行うための最も安価で簡単でありながら、それでもかなり正確な方法は何でしょうか？

文脈上「合理的に正確」とはどういう意味か正確にはわかりません。私はそれをテストしなければならないでしょう。

最大変位の長さは約2cmです。

編集：いくつかの回答が示唆しているようではなく、ラウドネスはキーの平均速度の関数ではありません。

EDIT2：ラウドネスは、ハンマーが弦に当たった瞬間のハンマー速度の関数ですが、キーはハンマーをそのパスの終わりまで押していません。それは本当に壁にボールを投げるのに似ています。ボールが壁に当たる前に、ボールは手から離れます。

静電容量センシングはどうですか？アルミホイルをキーの底にテープで留め、キーボードの底を接地し、100kの抵抗を通して立ち上がり時間を測定します。

この方法は、プロセッサが静電容量の変化を識別するのに十分な速さである限り、ほぼ任意に正確にすることができます。

私は回路をうまく説明しませんでした。高い値の抵抗を介してデジタル出力をキーに接続し、それを低く設定して浮遊電荷を放電し、次に高く設定します。また、デジタル入力をキーに直接接続します。静電容量は抵抗を介してゆっくりと充電され、デジタル入力がオンになるまでにかかる時間を計測します。この時間は、回路のRC時定数に等しい。

ほとんどのキーボードは、キーごとに2つの接点を使用し、キーの移動の異なる位置で閉じる（または開く）ように構成されています。2つのイベント間で経過する時間から速度を推定します。ファンシーウェイトの「ピアノアクション」キーボードでさえ、この基本的な検知方法を使用しています。

位置や速度を直接測定しようとすると、大げさすぎるように聞こえます。

音の大きさを知るために、各キーの位置を測定する必要があります。

通常、キー速度は、通常閉じたアップスイッチの遮断と通常開いたダウンスイッチの作成の間の時間を測定することによって計算されます。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

図1.ブレークビフォアメイクのキーボード接点は、通常、速度測定に使用されます。

音の音量は、下降の終わりのキーの速度だけではありません。...最大変位の長さは約2 cmです。

この場合、通常閉じている接点を機械的に配置して、最後の数mmの移動で壊れるようにする必要があります。

^{この回路をシミュレート}

図2.機械的なスイッチング配置。

あなたの最善の策は、目的に合わせて既存のMIDIベースペダルボードを変更することだと私には思われます。

OPのDave Tweedへのコメント：

この方法では不十分だと思います。理由は次のとおりです。パスの半分をゆっくりと押し下げてから、最後まですばやく押し下げると、実際のピアノでは音が大きくなり、この方法ではキーが非常にゆっくりと押されたと考えられるため、本当に静かな音。さらに、音符を繰り返す場合は、キーを完全に元の位置に戻さなければならず、実際のピアノではそうはいきません。

そのため、最後の数mmで切り替えスイッチをオンにすることを提案しました。

アナログキーボードを見てください。このビデオを見てください。これは概念の単なる例です。

編集：また、光スイッチが機能しない場合は、以下をご覧ください。

各キーキャップの下にPCBプリントコイルがあります。ボタンコイルを押すと、キースプリングの圧縮と圧縮解除によって引き起こされるインダクタンスの変化が測定されるため、スイッチの位置をかなり正確に読み取ることができます。

出典：
Reddit
Imgur

重要な変数が、エミュレートしようとしている「ハンマー」の影響である場合は、これを直接測定できるピエゾセンサーを検討してください。それらは、振幅が衝撃インパルスに依存するパルスを生成します。

1つのオプションとして、磁場の強さを感知するホールセンサーがあります。デジタルセンシングとアナログセンシングにはさまざまなタイプのホールセンサーがありますが、アナログセンサーが必要です。たとえば、SI7211の価格は約0.80 USDです。

また、各キーの下に小さな磁石が必要です。磁石がセンサーに近づくと、磁場が増加し、センサーの出力電圧が増加します。

鍵盤を打つ音に合わせてマイクロホン[1]をキーボードの内側に配置することで、デジタル/アナログのハイブリッド楽器として扱うことができます。マイクからの信号は、従来のスイッチベースの入力を補強するため、スイッチはどのキーが押されたかを通知し、マイクは最後にキーを押したときの音量を通知します。

キーボードの長さに沿って2つ以上のマイクを使用すると、大音/低音と弱音/高音のコードをデコードできます。

[1]：私は「マイク」と言い続けますが、「一般的な振動検知デバイス」を意味します。

スプリングリターン可変抵抗器、スプリングリターンポテンショメータ、またはリニアポジションセンサーを研究することをお勧めします。以下に1つの例を示します。http： //ecatalog.beisensors.com/item/linear-position-sensors/linear-position-sensor-9600-series-compact-spri/9610r3-4kl2-0

別の可能性としては、小さなロータリーエンコーダーを使用する（そして、直線的なキープレスモーションを回転モーションに機械的に変換する）ことがあります。シャフトが回転すると、エンコーダは1つ以上のパルスセットを出力します。より高い脈拍数はより高い速度のプレスを示します。パルスグループが追加のデジタルロジックに送信される場合、エンコーダの位置を直接追跡できます。パーツの例は次のとおりです。

リーズナブルな価格で超高精度が必要な場合は、リニアエンコーダーを使用し、グレイコードのストリップを取り付けます（レーザープリンターを使用して透明シートに自分で印刷し、カットして各キーに1つずつ取り付けます）。ロータリーエンコーダーの下での動作の詳細については、こちらをご覧ください。この方法では、キーごとに2本（おそらく3本で終了位置を正確に示すことができる）のデジタルラインが必要です。これにより、速度を非常に正確に測定でき、必要に応じて位置を測定することもできます。これの利点は、古いキーボード（さらにはアコースティックキーボード）に後付けできることです。

注意：私が10代のとき（昔）、現実的なキーボードを購入するよりも安く作ることができるのかと、長い間疑問に思いました。それはその時はありそうになかったように思われ、それは今ではさらに起こりそうにないようです。したがって、費用対効果の高い方法は、おそらく「速度に敏感なキーボードを購入して分解する」ことでしょう。