一种用于启蒙教学的超声波无弦琴
技术领域
本发明涉及无弦琴
技术领域
，具体为一种用于启蒙教学的超声波无弦琴。背景技术
目前，随着教育水平的不断提高，为了拓展学生的科学视野，培养学生勤动手、善动脑、爱科学、会创造的科学素质和实践能力，现如今，大多数学校都会组织学生参加科普展览活动，从而达到弘扬科学思想、普及学生科学知识的目地。现在的科普展览活动中有各种各样的科普产品，比如光学导设备、雅各布天梯、无弦琴设备等。
现有的无线琴是指利用激光原理制成的一种没有琴弦的乐器，其原理是利用激光发生器发射激光，当有障碍物遮挡激光路线时，开发板就可以采集遮挡信号并利用相关程序来控制喇叭发出声音，且根据障碍物的位置不同，喇叭可以发出不同的声音或音阶，从而达到演奏音乐的目的。
无弦琴不仅可以演奏音乐，而且由于其特殊的工作原理，也可以激发学生热爱科学的学习兴趣，因此在市场上颇受欢迎。然而，由于激光类产品的价格较高，也使得激光无弦琴的造价高昂，因此，若我们可以提出一种替代方案，那么将可以大大降低无弦琴的生产成本，也有利于无弦琴的普及。另外，激光无线琴在使用过程中，容易伤到眼睛，因此，对于年龄较小的儿童来说，仍具有一定的危险性。为此，我们提出了一种用于启蒙教学的超声波无弦琴以良好的解决上述弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于启蒙教学的超声波无弦琴，利用超声波设备代替激光设备，从而降低无弦琴的生产成本，同时可以避免激光类产品带来的危险性。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于启蒙教学的超声波无弦琴，包括琴架，所述琴架的底部固嵌有安装盒，所述安装盒的底部设有发声盒，安装盒的顶面固定设置有多块均匀分布的超声波传感器，且所述超声波传感器的发射端与接收端均竖直朝上，所述发声盒的内部设有控制器、信号放大电路以及扬声器，所述超声波传感器的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，所述控制器的信号输出端通过信号放大电路与扬声器电连接；
所述琴架的一侧设有安装面板，所述安装面板朝向琴架的一面设有多块滑套，多块所述滑套距离安装盒上表面的垂直高度各不相同，且滑套的内部滑动连接有遮挡部，所述遮挡部的一端暴露在滑套的外侧，遮挡部位于滑套内部的一端垂直设有导向杆，所述导向杆远离遮挡部的一端贯穿安装面板并连接有端帽。
优选的，所述导向杆位于滑套内部的一段外侧套设有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别和安装面板以及遮挡部固定连接。
优选的，所述导向杆位于滑套外部的一段外侧套设有缓冲垫圈，所述缓冲垫圈贴合在安装面板背对琴架的一面上。
优选的，所述琴架的顶部固定设置有两块安装耳，所述安装面板的顶部且朝向琴架的一面突出成型有延伸部，所述延伸部位于两块安装耳之间，且两块安装耳均与延伸部转动配合。
优选的，所述安装耳上贯穿开设有弧形槽，所述弧形槽为四分之一圆弧段，弧形槽所对应的圆心与延伸部围绕安装耳转动的轴线重合，且弧形槽内贯穿设有移动杆，所述移动杆的一端与延伸部固定连接。
优选的，所述移动杆远离延伸部的一端连接有滑动块，所述滑动块朝向弧形槽圆心的一面开设有限位孔，所述安装耳背对延伸部的一面且位于弧形槽的内圈设有用于锁合定位限位孔的锁止机构。
优选的，所述安装盒的底面左右两侧均设有支撑部。
优选的，所述发声盒的侧壁上开设有扩音孔。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于启蒙教学的超声波无弦琴，具备以下有益效果：
1.本发明利用超声波传感器发射并接收超声波来判断障碍物的位置，从而利用喇叭发出不同的音阶，相比较激光类无弦琴，本发明价格低廉，且避免了激光类产品容易误伤儿童眼睛的危险；
2.本发明在安装面板上设置了多块滑套以及位于滑套内侧的遮挡部，用户可通过按压端帽来控制遮挡部的位置，进而发出声音，不仅操作方便，而且可以更准确的发出对应的音阶。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构剖视图；
图3为图2中A部放大对应图；
图4为本发明安装面板结构示意图；
图5为图4中B部放大对应图。
图中：1、琴架；2、安装盒；3、发生盒；4、超声波传感器；5、控制器；6、信号放大电路；7、喇叭；8、支撑部；9、扩音孔；10、安装面板；11、滑套；12、遮挡部；13、导向杆；14、复位弹簧；15、端帽；16、缓冲垫圈；17、安装耳；18、弧形槽；19、移动杆；20、滑动块；21、限位孔；22、固定部；23、定位螺栓；24、延伸部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：请参阅图1和图2，一种用于启蒙教学的超声波无弦琴，包括琴架1，琴架1呈口字形状，琴架1的底部固嵌有安装盒2，安装盒2与琴架1之间螺接固定，安装盒2的底部设有发声盒3，安装盒2的底面左右两侧均设有支撑部8，安装盒2的顶面固定设置有多块均匀分布的超声波传感器4，超声波传感器4的型号为HC-SR04，且超声波传感器4的发射端与接收端均竖直朝上，发声盒3的内部设有控制器5、信号放大电路6以及喇叭7，其中控制器5采用Arduino NANO型号的开发板，超声波传感器4的信号输出端与控制器5的信号输入端电连接，控制器5的信号输出端通过信号放大电路6与喇叭7电连接；超声波传感器4竖直向上发出超声波，当有障碍物经过超声波传感器4的上方时，超声波传感器4即将遮挡信号传递给控制器5，控制器5再通过信号放大电路6控制喇叭7发出声音或音阶；发声盒3的侧壁上开设有扩音孔9，且扩音孔9开设在靠近喇叭7的位置，便于喇叭发声。
请参阅图2和图3，琴架1的一侧设有安装面板10，安装面板10朝向琴架1的一面设有多块滑套11，多块滑套11距离安装盒2上表面的垂直高度各不相同，且滑套11的内部滑动连接有遮挡部12，因此，遮挡部12可以向外滑出，用于遮挡超声波传感器4发出的超声波，遮挡部12的一端暴露在滑套11的外侧，遮挡部12位于滑套11内部的一端垂直设有导向杆13，导向杆13远离遮挡部12的一端贯穿安装面板10并连接有端帽15，用户手动握住端帽15，即可以控制遮挡部12的位置；导向杆13位于滑套11内部的一段外侧套设有复位弹簧14，复位弹簧14的两端分别和安装面板10以及遮挡部12固定连接，复位弹簧14的作用是维持遮挡部12在不受外力作用下的位置；导向杆13位于滑套11外部的一段外侧套设有缓冲垫圈16，缓冲垫圈16采用橡胶制成，缓冲垫圈16贴合在安装面板10背对琴架1的一面上，避免端帽15和安装面板10之间发生刚性碰撞。
请参阅图1、图4和图5，琴架1的顶部固定设置有两块安装耳17，安装面板10的顶部且朝向琴架1的一面突出成型有延伸部24，延伸部24位于两块安装耳17之间，且两块安装耳17均与延伸部24转动配合，安装耳17朝向延伸部24的一面设有短轴，且短轴插入在延伸部24内，因此，延伸部24可以围绕短轴旋转；安装耳17上贯穿开设有弧形槽18，弧形槽18为四分之一圆弧段，弧形槽18所对应的圆心与延伸部24围绕安装耳17转动的轴线重合，且弧形槽18内贯穿设有移动杆19，移动杆19的一端与延伸部24固定连接，即当延伸部24围绕安装耳17转动时，移动杆19始终在弧形槽18的内侧滑动。
移动杆19远离延伸部24的一端连接有滑动块20，滑动块20朝向弧形槽18圆心的一面开设有限位孔21，安装耳17背对延伸部24的一面且位于弧形槽18的内圈设有用于锁合定位限位孔21的锁止机构；锁止机构包括固定连接在安装耳17上的固定部22以及螺纹连接在固定部22上的定位螺栓23，当安装面板10转动至平行于安装盒2的上表面时，限位孔21恰好朝下，此时用户可手动旋转定位螺栓23，使定位螺栓23的顶端插入至限位孔21内，从而固定住安装面板10的位置。
工作原理：本发明在使用过程中，超声波传感器4竖直向上发出超声波，当遇到障碍物遮挡时，超声波传感器4可以将遮挡信号传递给控制器5，控制器5再通过信号放大电路6控制喇叭7发出声音。由于超声波传感器4具有测距功能，因此对于不同位置的障碍物，超声波传感器4可以获得不同的遮挡信号，再根据控制器5内预先设定好的程序，可以控制喇叭发出不同的音阶，即障碍物与超声波传感器4的不同距离对应着不同的音阶。在使用过程中，用户可以通过手动按压端帽15来控制遮挡部12的位置，使遮挡部12阻挡超声波传感器4发出的超声波，且由于每个遮挡部12距离安装盒2上表面的垂直高度均不同，因此，每个遮挡部12都可以对应着不同的音阶。若用户不需要利用遮挡部12作为障碍物，也可以将安装面板10向上翻折，使安装面板10平行于安装盒2的上表面，然后再利用其它的障碍物来发声。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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