Brevet FR2986896A1 — publié le 20130816

[01] La présente invention concerne le domaine technique des claviers pour dispositifs électroniques. Dans une application préférée mais non exclusive, l'invention se rapporte au domaine des claviers pour instruments de musique électroniques ou électrifiés. L'invention concerne également les instruments de musique électronique à clavier. [02] Parmi les instruments de musique électronique ou susceptible d'être électrifiés, il est possible de citer les accordéons qui possèdent au moins un clavier pour chaque main. Dans le cas d'un accordéon acoustique, chaque clavier possède un certain nombre de touches ou de boutons qui sont associés à des mécanismes de commande manoeuvrant généralement des soupapes d'alimentation en air de canaux à l'intérieur desquels sont disposées des hanches libres. Lorsqu'une électrification d'un tel accordéon acoustique est souhaitée, il est associé des interrupteurs mécaniques ou optiques à chacun des mécanismes de commande de sorte que l'enfoncement des touches ou boutons peut être détecté par une unité de commande qui utilise ces informations pour émettre des sons ou pour générer des instructions de commande, par exemple dans la norme MIDI, à destination d'un autre instrument de musique ou d'un générateur de son. La mise en oeuvre d'interrupteurs mécaniques ou optiques permet effectivement une électrification d'un accordéon mais présente l'inconvénient de nécessiter beaucoup de place à l'intérieur de l'accordéon de sorte qu'il n'est pas possible d'équiper de manière satisfaisante des accordéons présentant un très grand nombre de touches ou de boutons. De plus, les interrupteurs mécaniques sont sensibles à la poussière et à l'oxydation tandis que les interrupteurs optiques sont sensibles à la lumière parasite ainsi qu'à la poussière. [03] Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un clavier pour un dispositif électronique, notamment un instrument de musique électronique ou électrifié, clavier comprenant un châssis supportant : - au moins une rangée de boutons, chaque bouton étant solidaire d'un mécanisme de commande mobile entre une position de repos et une position de travail correspondant respectivement à une position relevée et une position enfoncée du bouton, - des moyens de rappel des mécanismes de commande en position de repos, - des moyens de détection de la position de chaque mécanisme de commande. Selon l'invention, les moyens de détection comprennent pour chaque bouton : un aimant de commande lié au bouton ou au mécanisme associé de sorte que l'aimant est mobile entre une position de repos et une position de travail, un capteur magnétique détectant la proximité de l'aimant de commande et étant destiné à être relié à une unité de commande de l'instrument électronique. [4] La mise en oeuvre de moyens de détection magnétique comprenant un aimant permanent associé à un capteur magnétique permet d'assurer une détection fine des mouvements de chaque mécanisme de commande tout en présentant un encombrement et un poids limité de sorte qu'il est possible d'intégrer de tels moyens de détection dans un accordéon présentant un très grand nombre de touches ou de boutons. [5] Dans le cadre de la présente invention, il doit être considéré que les termes boutons et touches sont utilisés indifféremment pour désigner un élément mécanique sur lequel un utilisateur ou un musicien agit par la pression d'un ou plusieurs doigts. De même au sens de l'invention, une rangée de boutons comprend au moins deux boutons. [6] Selon une caractéristique de l'invention, le clavier comprend au moins deux rangées de bouchons adjacentes. [7] Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la direction de polarisation de chaque aimant de commande est tangente ou parallèle à la direction de déplacement dudit aimant. Une telle orientation de la direction de polarisation de chaque aimant de commande permet d'obtenir une grande finesse de mesure et une grande sélectivité. De manière préférée mais non exclusive, chaque capteur magnétique est alors sensiblement aligné avec la direction de polarisation de l'aimant de commande lorsque ce dernier est en position de travail au moins. Cette disposition permet d'obtenir une bonne sélectivité des mesures ou détections. [8] Selon l'invention les capteurs magnétiques peuvent être de toute nature appropriée et notamment unipolaire ou bipolaire. Selon une caractéristique de la forme de réalisation préférée, chaque capteur magnétique est bipolaire et adapté pour délivrer un signal fonction de la direction de polarisation du champ magnétique. Selon cette caractéristique la polarité du courant émis par le capteur magnétique est fonction du sens de polarisation de l'aimant de commande ainsi que du sens du déplacement de ce dernier par rapport au capteur magnétique. La mise en oeuvre de capteurs magnétiques bipolaires permet de simplifier les traitements des mesures effectuées par les capteurs magnétiques. [09] Selon une autre caractéristique de la forme de réalisation préférée, les sens de polarisation des aimants de commande associés à deux mécanismes de commande adjacents sont inversés. Cette inversion permet une grande sélectivité de mesure. En effet, ainsi les mouvements d'un aimant de commande donné ne peuvent pas être confondus avec le mouvement d'un élément adjacent par le capteur associé audit aimant de commande donné. Cette inversion induit également, d'une part, une attraction entre les aimants adjacents ce qui contribue à une plus grande stabilité de la position de repos des mécanismes de commande et, d'autre part, un auto-alignement des aimants. [10] Selon encore une autre caractéristique de cette forme de réalisation préférée, certains au moins des capteurs sont disposés en ligne, les sens de détection deux capteurs adjacents d'une même ligne étant inversés. Par sens de détection inversé, il convient d'entendre que pour le déplacement d'un aimant de référence dont, par exemple, la face nord est orientée vers deux capteurs magnétiques dont les sens de détection sont inversés l'un part rapport à l'autre, ces capteurs émettront chacun des signaux de polarité inversée. Un tel montage des capteurs permet de simplifier l'électronique de traitement des signaux issus des capteurs magnétiques ou encore de réduire les traitements numériques ou analogiques à effectuer sur ces signaux pour délivrer les instructions de commande. [11] Selon une caractéristique de la forme préférée de réalisation, pour deux rangées de bouton adjacentes, les sens de polarisation des aimants de commande d'une rangée sont inversés par rapport aux sens de polarisation des aimants de commande de l'autre rangée adjacente. Cette caractéristique présente le double intérêt, d'une part, d'éviter les interactions parasites entre un aimant de commande et les capteurs magnétiques adjacents à celui qui lui est associé et, d'autre part, d'éviter qu'un aimant de commande entraîne dans son déplacement un aimant de commande adjacent alors que la touche qui lui est associée n'est pas manoeuvrée par l'utilisateur. Ainsi, cette caractéristique de l'invention est particulièrement avantageuse lorsque le clavier ne comprend pas des mécanismes individuels de rappel des touches. [12] Selon une autre caractéristique de la forme préférée de réalisation, pour une même rangée, les aimants de commande associés aux boutons de cette rangée sont polarisés dans le même sens. Cette caractéristique est mise en oeuvre lorsque les aimants de commande sont suffisamment éloignés pour ne pas interagir les uns avec les autres ou avec les capteurs magnétiques qui ne leur sont pas associés. [13] Selon encore une autre caractéristique de la forme préférée de réalisation, le clavier comprend des aimants de stabilisation fixes qui assurent la stabilité de la 10 position de repos des mécanismes de commande et/ou des boutons. De manière préférée les aimants de stabilisation sont en position de repos des boutons alignés dans un plan de stabilisation. Selon une forme de mise en oeuvre de l'invention, les aimants de stabilisation sont fixés au châssis de manière rigide et leur la direction de polarisation est parallèle à la direction de polarisation des aimant de commande, le sens de 15 polarisation de chaque aimant de stabilisation fixe étant inversé par rapport au sens de polarisation d'aimants de commande adjacents. La mise en oeuvre de tels aimants de stabilisation fixes permet de stabiliser la position des touches du clavier notamment lorsque que ce dernier ne comprend pas de mécanisme de rappel individuel pour chaque touche. Ainsi, dans ce cas, les aimants de stabilisation fixes permettent d'éviter 20 que le déplacement d'un aimant de commande entraîne le déplacement d'autres aimants de commande adjacents avec lesquels un couplage magnétique aurait pu s'établir. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse dans le cadre d'une mise en oeuvre sur un clavier comprenant un très grand nombre de touches faiblement éloignées les unes des autres de sorte que les mécanismes de commande se trouvent 25 également très proches les uns des autres voire imbriqués les uns dans les autres. [14] Selon une variante de cette caractéristique, les aimants de stabilisation fixes et les aimants de commande sont disposés selon des rangées correspondant aux rangées de boutons et selon des colonnes perpendiculaires aux rangées de boutons, les sens de polarisation de deux aimants adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne 30 étant inversés. [15] Selon une forme de réalisation de l'invention, au repos une partie au moins des aimants de commande sont sensiblement disposés dans un même plan, dit de repos, normal aux directions de polarisation des aimants de commande. [16] Selon une caractéristique de cette forme de réalisation, les aimants de stabilisation fixes sont situés dans le plan de repos. [17] Selon une autre caractéristique de cette forme de réalisation, les aimants sont disposés dans le plan de repos selon des rangées et selon des colonnes perpendiculaires aux rangées, les sens de polarisation de deux aimants adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne étant inversés. Ainsi en position de repos, les champs magnétiques des aimants de stabilisation et des aimants de commande s'équilibrent. [18] L'invention concerne également un instrument de musique électronique ou électrifié comprenant une unité de commande et un clavier selon l'invention dont les capteurs magnétiques sont raccordés à l'unité de commande. [19] Selon une caractéristique de l'invention, l'unité de commande est adaptée pour mesurer la vitesse d'enfoncement ou de relevage de chaque bouton en fonction des informations des capteurs magnétiques en détectant, après analyse des signaux, les positions de travail et de repos. [20] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [21] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes non limitatives de réalisation d'un clavier et d'un instrument de musique conformes à l'invention. - La figure 1 est une vue schématique d'un accordéon électrifié constituant un instrument de musique selon l'invention. - La figure 2 est une perspective schématique partielle de mécanismes de commande associés à des boutons du clavier de main gauche de l'accordéon illustré à la figure 1. La figure 3 est une coupe schématique représentant partiellement une rangée de boutons et une partie des mécanismes de commande associés à chacun des boutons du clavier de main gauche de l'accordéon illustré à la figure 1. Les figures 4 à 6 montrent différentes variantes de dispositions, dans un plan de repos, des aimants de commande pour des claviers selon l'invention. La figure 7 est vue analogue à la figure 3 qui illustre une variante de réalisation d'un clavier selon l'invention comprenant des aimants de stabilisation qui sont solidaires des mécanismes de commande. La figure 8 est vue analogue à la figure 3 qui illustre une variante de réalisation d'un clavier selon l'invention comprenant des aimants de stabilisation qui sont fixés sur le châssis du claviers en étant chacun alignés avec un aimant de commande. [22] Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références. Sur ces figures, l'extrémité nord des aimants est repérée par la lettre N tandis que l'extrémité sud est repérée par la lettre S. [23] Un instrument de musique électronique 1 selon l'invention, tel que par exemple l'accordéon représenté à la figure 1, comprend au moins un et, selon l'exemple illustré, deux claviers 2, 3 un pour chaque mains. Chaque clavier 2, 3 comprend des rangées 4 de boutons 5 qui sont destinés à être actionnés par les doigts d'une main d'un utilisateur de l'instrument. Les boutons 5 de chaque clavier 2,3 sont supportés par un châssis 6 qui supporte également des mécanismes de commande 10, visibles figure 2. Ces mécanismes de commande 10 sont éventuellement susceptibles de manoeuvrer des soupapes d'alimentation d'anches libres dans le cas d'un instrument pouvant avoir également un fonctionnement acoustique. Des mécanismes complexes de manoeuvre des soupapes peuvent y être associés pour permettre leur sélection en registre. [24] Chaque bouton 5 est solidaire d'un mécanisme de commande 10 associé qui est mobile entre une position de repos et une position de travail correspondant respectivement à une position relevée R et à une position enfoncée E du bouton 5 représentées figure 3. Ainsi, chaque mécanisme 10 peut être manoeuvré par une pression sur le bouton associé 5. [25] Selon l'exemple illustré et pour le clavier 3 de la main gauche, chaque mécanisme de commande 10 comprend une tige mobile 11 en translation dans au moins un et, dans le cas présent, deux fourreaux de guidage 12 aménagés dans le châssis 6 comme le montrent les figures 2 et 3. Le bouton 5 correspondant est alors fixé au niveau d'une extrémité de la tige 11 qui s'étend à l'extérieur du châssis 6. [26] Afin de permettre, après enfoncement, un retour des touches 5 en position de repos, le châssis 6 supporte également des moyens 15 de rappel les mécanismes de commande 10 en position de repos. Les moyens de rappel 15 comprennent des ressorts 16 qui agissent individuellement sur une tige 11 ou sur un ensemble de tiges 11. [27] Afin de disposer d'informations, quant à la position des touches 5, qui puissent être exploitées par un dispositif électronique 19 de génération de sons, chaque clavier 2,3 comprend des moyens de détection 20 de la position de chaque mécanisme de commande 10 qui sont raccordées à une unité de commande 21 de l'instrument selon l'invention. L'unité de commande 21 est alors raccordée au dispositif électronique de génération de son 19 qui selon l'exemple illustré est situé à l'extérieur de l'instrument 1 mais qui pourrait également être intégré dans le corps de ce dernier. [28] Selon l'invention, les moyens de détection 20 comprennent, pour chaque bouton 5, un aimant de commande 22 qui est liée de manière rigide au bouton 5 ou au mécanisme de commande 10 associé. Ainsi, chaque aimant de commande 22 suit les mouvements du bouton associé 5 et se trouve mobile entre une position de repos R et une position de travail T correspondant respectivement à la position relevée et à la position enfoncée E dudit bouton. Les moyens de détection 20 comprennent en outre pour chaque bouton 5 un capteur magnétique 25 qui est lié au châssis 6 du clavier et qui est raccordé à l'unité de commande 21. Chaque capteur magnétique 25 est adapté pour détecter la proximité de l'aimant de commande 22 en regard et notamment pour délivrer un signal fonction de la distance qui le sépare de l'aimant de commande 22. [29] Selon l'exemple illustré, les aimants de commande 22 d'une même rangée 4 de boutons 5 sont situés sensiblement dans un même plan P dit de repos lorsque les touches 5 sont en position relevées R et les mécanismes de commande 10 en position de repos. [30] Selon l'exemple illustré, la direction de polarisation, à savoir la direction nord-sud, de chaque aimant de commande 22 est disposée parallèlement à la direction du déplacement de l'aimant de commande depuis sa position de repos à sa position de travail dans le cas d'un déplacement en translation rectiligne. Dans le cas d'un déplacement en rotation, la direction de polarisation de chaque aimant de commande 22 sera disposé selon une tangente à la trajectoire de déplacement. La direction de polarisation des aimants de commande 22 est alors sensiblement normale au plan de repos P. [31] Afin de contribuer à la stabilité des positions de repos des mécanismes de commande 10, l'invention propose également d'inverser le sens de polarisation d'un aimant à l'autre de sorte que deux aimants de commande 22 adjacents dans le plan de repos P ont leur sens de polarisation inversés. Ainsi, les aimants de commande adjacents s'attirent les uns les autres lorsqu'ils sont en position de repos ce qui contribue également à les aligner dans le plan de repos P. [32] Une telle configuration des sens et directions de polarisation des aimants de commande 22 peut en outre être mise à profit au niveau des capteurs magnétiques 25 en utilisant des capteurs magnétiques bipolaires dont le signal de sortie est fonction à la fois du sens de polarisation et de la distance séparant l'aimant de commande du capteur correspondant. La mise en oeuvre de capteurs magnétiques bipolaires permet de différencier au niveau de chaque capteur les mesures résultant d'un déplacement du déplacement de l'aimant associé au dit capteur de celles résultants des déplacements des aimants de commande adjacents qui ne sont pas situés exactement en regard capteur magnétique. Afin de simplifier les traitements, il pourra alors être envisagé de disposer les capteurs magnétiques bipolaires de manière que le sens de détection de deux capteurs adjacents sont inversés. Ainsi, en considérant par convention que le déplacement de l'aimant de commande 22 associé à un capteur, induit un signal positif à la sortie de ce dernier alors le déplacement d'un aimant de commande adjacent induira un signal négatif facile à filtrer et donc à éliminer du traitement. [33] Lorsque le clavier 3 comporte plusieurs rangées de boutons 5 juxtaposés, il est proposé, selon l'exemple illustré, d'inverser le sens de polarisation des aimants de commande adjacents une même rangée mais également d'inverser le sens de polarisation des aimant de commande 22 de la rangée adjacente comme le montre la figure 4. Selon cet exemple, les aimants de commande 22 sont disposés en rangée et en colonnes perpendiculaires et le sens de polarisation de deux aimants de commande adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne sont inversés. [34] Selon cet exemple, le châssis 6 porte également des aimants de stabilisation fixes 30 qui sont situés dans le plan de repos P et dont le sens de polarisation est inversé par rapport au sens de polarisation d'aimant de commande 22 adjacent. Les aimants de stabilisation fixes 30 contribuent également à la stabilité de la position de repos. Dans cette configuration, les aimants de commande 22 et fixes 30 sont disposés en rangée et en colonnes perpendiculaires et le sens de polarisation de deux aimants 22 ou 30 adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne sont inversés. [35] La figure 5, illustre une autre forme d'implantation des aimants de stabilisation fixes 30 et de commande 22 dans le plan de repos P. Selon cette autre forme de réalisation, un aimant de stabilisation fixe 30 est interposé entre chaque aimant de commande 22 dans chaque rangée d'aimant de commande 22. De sorte comme à la figure 4, les aimants de commande 22 et de stabilisation 30 sont disposés en rangée et en colonnes perpendiculaires et le sens de polarisation de deux aimants adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne sont inversés. Il peut être noté que selon cet exemple, les aimants de commande 22 d'une rangée à l'autre ont le même sens de polarisation. [36] La figure 6, illustre encore une autre forme de réalisation selon laquelle les aimants de commande 22 d'une même rangée sont tous polarisés dans un sens tandis que les aimants de commande 22 d'une rangée adjacente sont polarisés en sens inverse. [37] Bien entendu, diverses autres configuration des aimants de commande 22 et des aimants de stabilisation fixes 30 peuvent être envisagées dans le plan de repos étant entendus que l'alternance des sens de polarisation dans ce plan de repos sera réalisée de manière à décrire un motif de damier qui contribue à la stabilité de la position de repos des et aimants de commande. [38] La figure 7 montre une variante de réalisation d'un clavier selon l'invention comprenant des aimants de stabilisation 30 qui sont solidaires des mécanismes de commande 10 et plus particulièrement des tiges 11. Selon cet exemple, les aimants de stabilisation 30 sont, en position de repos, alignés dans un plan de stabilisation S qui est distinct du plan de repos P. [39] La figure 8 montre une autre variante de réalisation d'un clavier selon l'invention comprenant des aimants fixes de stabilisation 30 qui sont solidaires du châssis 6, et polarisés à l'identique des aimants de commande 22 et positionné dans le même ou quasi dans le même axe afin de créer un phénomène d'attraction entre chaque aimant fixe 30 et l'aimant mobile 22 de part et d'autre du châssis 6 [40] Selon l'invention l'unité de commande 21 sera, de préférence, adaptée pour traiter le signal issu des capteurs magnétiques 25 de manière à la fois connaître l'état enfoncé ou relevé de chaque bouton 5 mais également la vitesse d'enfoncement de ce dernier afin de pouvoir gérer la dynamique du toucher. [41] Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l'invention dans le cadre des revendications annexées 15 REVENDICATIONS1. Clavier pour un dispositif électronique, notamment un instrument de musique électronique ou électrifié, clavier comprenant un châssis (6) supportant : - au moins une rangée (4) de boutons (5), chaque bouton (5) étant solidaire d'un mécanisme de commande (10) mobile entre une position de repos et une position de travail correspondant respectivement à une position relevée (R) et une position enfoncée (E) du bouton, des moyens de rappel (15) des mécanismes de commande (10) en position de repos, des moyens de détection (20) de la position de chaque mécanisme de commande (10), caractérisé en ce que les moyens de détection (20) comprennent pour chaque bouton (5) : - un aimant de commande (22) lié de manière rigide au bouton (5) ou au mécanisme associé de sorte que l'aimant est mobile entre une position de repos et une de travail, - un capteur magnétique (25) détectant la proximité de l'aimant de commande (22) et étant destiné à être relié à une unité de commande (21) du dispositif électronique. 2. Clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clavier comprend au moins deux rangées (4) de bouchons adjacentes. 3. Clavier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la direction de polarisation de chaque aimant de commande (22) est tangente ou parallèle à la direction de déplacement dudit aimant. 4. Clavier selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque capteur magnétique (25) est bipolaire et adapté pour délivrer un signal fonction de la direction de polarisation du champ magnétique. 5. Clavier selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les sens de polarisation des aimants de commande associés à deux mécanismes de commande (10) adjacents sont inversés. 6. Clavier selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que certains au moins des capteurs (25) sont disposés en ligne, les sens de détection deux capteurs (25) adjacents d'une ligne étant inversés. 7. Clavier selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, pour deux rangées (4) de bouton (5) adjacentes, les sens de polarisation des aimants de commande d'une rangée (4 )sont inversés par rapport aux sens de polarisation des aimants de commande (22) de l'autre rangée (4) adjacente. 8. Clavier selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que pour une même rangée (4), les aimants de commande (22) associés aux boutons (5) de cette rangée (4) sont polarisés dans le même sens. 9. Clavier selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des aimants de stabilisation (30). 10. Clavier selon la revendication 9, caractérisé en ce que les aimants de stabilisation (30) sont fixes et portés par le châssis et en ce que leur direction de polarisation est parallèle à la direction de polarisation des aimant de commande (22), le sens de polarisation de chaque aimant de stabilisation fixe (30) étant inversée par rapport au sens de polarisation d'aimants de commande (22) adjacents. 11. Clavier selon la revendication 10, caractérisé en ce que les aimants de stabilisation fixes (30) et les aimant de commande (22) sont disposés selon des rangées (4) correspondant aux rangées (4) de boutons (5) et selon des colonnes perpendiculaires aux rangées (4) de boutons (5), les sens de polarisation de deux aimants adjacents d'une même rangée (4) ou d'une même colonne étant inversés. 12. Clavier selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au repos une partie au moins des aimants de commande (22) sont sensiblement disposés dans un même plan, dit de repos, (P) normal aux directions de polarisation des aimants de commande (22). 13. Clavier selon les revendications 10 et 12, caractérisé en ce que les aimants de stabilisation fixes (30) sont situés dans le plan de repos (P). 14. Clavier selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les aimants sont disposés dans le plan de repos selon des rangées (4) et selon des colonnes perpendiculaires aux rangées, les sens de polarisation de deux aimants adjacents d'une même rangée (4) ou d'une même colonne étant inversés.Instrument de musique électronique ou électrifié comprenant une unité de commande (21) et un clavier selon l'une des revendications 1 à 14 dont les capteurs magnétiques (21) sont raccordés à l'unité de commande (21).