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Tastatur-Matrix-Schaltung für Tastatur-Leiterplatte

Tastaturmatrix-Schaltung

Eine Tastaturmatrixschaltung ist ein Design, das in den meisten elektronischen Musiktastaturen und Computertastaturen verwendet wird, bei denen die Tastenschalter durch ein Gitter von Drähten ähnlich einer Diodenmatrix verbunden sind. Zum Beispiel können 16 Drähte, die in 8 Reihen und 8 Spalten angeordnet sind, 64 Tasten verbinden - ausreichend für volle fünf Oktaven (61 Noten). Durch Scannen dieser Kreuzungen kann eine Tastatursteuerung bestimmen, welche Tasten gerade gedrückt sind.

Beschreibung

Ohne eine Matrixschaltung würde eine 61-tastige Tastatur für einen Synthesizer , eine elektronische Orgel oder ein Digitalpiano 62 Drähte erfordern, um eine Verbindung herzustellen (eine für jede Note und einen Boden) - ein ungeschickt dicker Kabelbündel. Mit einer Matrixschaltung kann eine von 61 Noten mit nur 16 Adern bestimmt werden. Dies ist schematisch als eine Matrix von 8 Spalten und 8 Reihen von Drähten gezeichnet, mit einem Schalter an jeder Kreuzung. Der Tastaturcontroller durchsucht die Spalten. Wenn eine Taste gedrückt wurde, tastet der Controller die Zeilen ab - und analog zum Brettspiel Battleship ermittelt der Controller die Reihenspaltenkombination , bei der eine Taste gedrückt wurde, und erzeugt eine entsprechende Note. Dieser Prozess tritt so schnell ein, dass der Künstler keine Verzögerung erkennt.

Das Innere eines Yamaha SY77 Synthesizers zeigt die verschiedenen internen Komponenten an. Die Schalter für jede Taste sind mit dem Mikroprozessorchip unter Verwendung einer Matrixschaltung verbunden. Obwohl das SY77 61 Tasten hat, kommt nur ein kleines Flachbandkabel von der Tastatur.

Es gibt mindestens zwei Einschränkungen bei diesem System. Das erste ist, dass es für jede Taste nur ein grobes binäres Ein / Aus-Signal liefert. Bessere elektronische Tastaturen verwenden zwei Sätze von Schaltern für jede Taste, die leicht versetzt sind. Durch Bestimmen der Zeit zwischen der Aktivierung des ersten und des zweiten Schalters kann die Geschwindigkeit eines Tastendrucks bestimmt werden, was die Leistungsdynamik einer Tastatur erheblich verbessert.

Die zweite ist, dass Instrumente mit einer Matrixschaltung nur für jede Tastenkombination ohne eine Diode monophon spielen können . Die Diode verhindert, dass unerwünschte Noten ("Phantom-Tasten") ausgelöst werden oder beabsichtigte Noten maskiert werden ( "Phantom Key Blocking" ).

Monophone Instrumente und die meisten Low-Cost-Computertastaturen reduzieren Kosten, indem sie die meisten oder alle diese Dioden weglassen. Um "Phantomtasten" zu vermeiden, ignoriert der Tastatur-Controller in modernen Low-Cost-Computertastaturen weitere Tastendrücke, nachdem zwei Tasten (außer Modifikatortasten ) gedrückt wurden, was als Störung bezeichnet wird .

Der Matrixschaltungsansatz wird auch in nicht-musikalischen Tastaturen verwendet, wie beispielsweise in den Tastaturen für Rechner und den alphanumerischen und numerischen Tastaturen "QWERTY" zur Eingabe von Informationen in Computer. Die gleiche Matrixschaltung wird auch bei vielen Flipperautomaten verwendet.

Häufig werden in Taschenrechnern die gemultiplexten Ziffernsteuerleitungen verwendet, um die Tastatur ebenfalls zu scannen, was weitere Einsparungen bereitstellt.


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