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[乐器]卡西欧飘韵PX-700电钢琴拆机和两例键盘故障维修,含力度键盘原理分析 [复制链接]

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离线hongo
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2013-09-01
— 本帖被 發騷友 从 行业拆客 移动到本区(2016-04-26) —
前些年买的卡西欧飘韵CASIO Privia PX-700电钢琴,当年好像价值6000元。在使用过程中出现过两次键盘故障,一次是牛奶洒进键盘导致几个键失灵,另一次是一个键塌陷损坏,该机的拆机维修资料很少见,在网上都没有找到,现在凑在一起把拆机过程和两次键盘故障的维修总结一下,为网友也为自己以后处理类似问题做个参考记录。


首先看一下电钢琴的原理。电钢琴是模仿机械钢琴的手感、机械反应以及发声的乐器,基本原理和电子琴差不多,现在都是利用DSP数字信号处理器把键盘的输入电信号按照一定的程序算法合成需要模拟的声音并放大出来。电钢琴和一般电子琴的主要区别是,电钢琴需要尽可能地接近真实机械钢琴的触感、反应和音色,但是并不需要提供其他乐器的音色和节奏伴奏等电子琴常见的功能。为了实现这一点,电钢琴的键盘一般都是经过配重的重锤式的键盘,以较为逼真地模拟机械钢琴琴键的触键感觉,通过不同的配重来模仿机械钢琴不同键的“硬度”。另外电钢琴都有机械钢琴同样的踏板,实现延音、消音等效果。电钢琴需要适应高难度的钢琴弹奏和提供高质量的钢琴音色,所以通常电钢琴支持的同时按下按键的数量比较多,其模拟钢琴的音色也更细腻更逼真。早期的电钢琴有采用模拟电路模拟钢琴音色的,但是现在的电钢琴的声音音源都是来自于对真实机械三角钢琴的直接录音,数字化以后储存在内部的存储器中,能够得到更接近真实机械钢琴的音色。为了精确模仿钢琴在不同力度下的音色的微妙变化,每一个键的音源实际上都有多个在不同力度下和不同按键时间下的录音数据,形成庞大丰富的音色库。

电钢琴在结构上的核心特色就在于它的键盘,它需要模拟出机械钢琴的触键感觉,又要模拟出机械键盘的弹奏响应,比如触键的力度越大声音就越大,发音的音色也随触键力度而微妙变化等等。下面我们就来通过一个结构示意图来看看卡西欧飘韵CASIO Privia系列电钢琴的键盘工作原理:






这个示意图显示了键盘的主要部分,白色或黑色的琴键的一端通过转轴固定在键盘上,在琴键的中间下方有几个导电橡胶触点,琴键和导电橡胶的平面有一个夹角,而这几个导电橡胶的高度不同,越靠近转轴的导电橡胶越高,这个夹角和高度差导致当琴键按下时靠近转轴一侧的导电橡胶触点会被先推下产生电接触,而另一端的触点则会稍后才会被推下产生电接触,所以按键过程中两个触点的电接触会有一个时间差,而最重要的是这个时间差和键的运动速度成反比,而键的运动速度则与按键的力度成正比,所以两个触点的电接触时间差实际上和按键的力度成反比,这样就把难以测量的力这个物理量变成了容易测量的时间这个物理量。测量时间这个物理量非常简单就可以实现,这里只用了两个很廉价的导电橡胶触点就完成了时间差的测量,从而实现了按键力度的感应,简单得出人意料。这个时间差送进DSP数字信号处理器就可以用来控制和力度相关的钢琴发音音量和音色了。DSP根据这个时间差代表的力度信号从存储器中取出真实钢琴的录音数据,按照最接近的力度选取两组数据然后再根据实际测量的力度进行插值计算就可以模拟出非常逼真的音效了,连机械钢琴中一个键按下引起未按下的其他琴弦的微弱共振都可以模拟出来,因为那些共振也都在音源的录音过程中被忠实地录下来了。


电钢琴的琴键除了要模拟机械钢琴的力度反应之外还需要模拟机械钢琴的触键感觉,所以在琴键下又加了模拟击锤。在机械三角钢琴中,琴键连接的是一个结构相当复杂的击锤机构,基本的机械运动过程就是按下的琴键带动击锤抬起向上敲击琴弦,发音结束后琴键抬起,击锤靠重力自然落下。要精确地模拟这样一个机械过程的手感,使用入门级电子琴中常用的弹簧弹力式的简单机构肯定是不行的,它也必须使用类似的重力惯性机构来模拟。所以上图中电钢琴的键盘中每个键下面都设置了一个模拟击锤,它的中间有转轴固定,形成一个中间固定的杠杆,杠杆的一端和琴键通过通过琴键的推杆相连,另一端则加有金属配重。当琴键按下时,推杆向下压动击锤,使击锤杠杆另一端的配重上升。电钢琴的击锤实际上并不会击打任何有用的东西,但是这一过程的机械反应很接近机械钢琴的击弦过程,所以可以相当真实地模拟类似机械钢琴的触键手感。电钢琴键盘上每个键的配重都是根据比对真实的机械钢琴各个键来设计的,所以电钢琴的键盘也有机械键盘上不同键不同的“硬度”感,低音键按起来比较重,而高音键则相对轻一些。


通过这样一个简单的键盘结构,电钢琴就能精确地模仿机械钢琴的琴键,同时读取到用来模拟机械键盘响应的力度数据,剩下的就只是DSP中软件的事了,在数码科技发达的今天,这部分就没什么神秘的了,基本上无论你想要什么,高性能的DSP大容量flash存储器加上软件都能给你弄出来,就是数字游戏而已。


原理看完了,我们来看看实际的琴。这就是CASIO Privia PX-700的厂家外观照片,上面是键盘和电路,中间的横梁兼做音箱,下面是模仿三角钢琴的三个踏板:






当然实际看起来不象厂家的照片那么完美,下面这个图更接近现实。。。。。。这个琴有可推拉收放的琴盖,这是琴盖盖上的情况:








拆机首先要把键盘部分取下,这个步骤很简单,只要知道买回来时是怎么安装的就知道怎么拆下,说明书里有详细介绍。真正的拆解是键盘部分,这部分才是说明书里没有的。


这就是取下的键盘部分:








键盘底部,材质是密度板。两个黑盒子里面是电路板,里面没什么好看的,这不是本帖的重点。左上角是两个耳机插孔,6.3mm的,电钢琴的好处之一就是可以在夜深人静的时候带上耳机弹琴而不必担心影响他人,楼下邻居或警察找上门来:








这是踏板插座:








这是音箱插座,自带的音箱功率不大,音域也一般,要想效果好,这个电钢琴最好外接功放和大口径的分频音箱:








产品铭牌:






待续。。。。。。
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