CN1161745C

CN1161745C - 声音发生器及产生声音的方法

Info

Publication number: CN1161745C
Application number: CNB991104897A
Authority: CN
Inventors: 约翰・A・布莱克曼; 约翰·A·布莱克曼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: CN1258904A; US7551061B2; US20050057343A1

Abstract

本发明提供了一种声音发生器和发出声音的方法，其中包括固定到可充气物体拉紧的挠性的表面的压电蜂鸣器，表面响应于物体内压力变化而拉紧。声音发生器包括声源和压电蜂鸣器，它们相互电气连接，从而声源产生信号，压电蜂鸣器将信号转换为声音，而拉紧的、挠性的表面放大声音。

Description

声音发生器及产生声音的方法

这是1998年12月31日提交的第09/223,920号美国专利的部分继续申请。

技术领域

本发明涉及一种包含压电蜂鸣器的声音发生器。蜂鸣器在限定了一个气腔的物体的挠性表面上，或拉紧的表面上。

背景技术

压电薄膜是传统已知的。一篇题为“交互气球：一般物体中的敏感、促动和行为”，并发表在IBM系统杂志，vol.35，Nos 3&4(1996)中的文章中提到：

赋予气球听觉和发声的关键是压电聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜，它是半晶质均聚体；即，结晶态和非晶态混合物中的聚合体。

不需要上面提到的PVDF来赋予气球产生高质量声音的能力。实际上，生产和使用这样的压电薄膜的费用因素妨碍这种声换能器(诸如对于用压电技术装备的宴会气球)的商品化。因此，用较便宜的材料替代压电薄膜，以及提供比用压电薄膜在充了气的物体上相同的表面积上得到的声音更好的声发射(响度)、更好的声清晰度以及更宽的频率范围是有利的。

本发明者已经做出关于在气球上使用压电薄膜的观察报告。工业中的气球制造高度自动地高速地生产完美气球，这意味着将带有必需的电子元件的薄膜压力系统和相关布线或带状电缆结合的气球的生产目前尚不易结合到自动生产过程并保持气球制造的高速度。

另外，压电薄膜系统在关于压电薄膜和印刷电路板的机电连接中出现困难，并需要使用复杂和昂贵特别的连接器，其中许多是不可靠的。

压电薄膜非常依赖于完全充气并坚硬的MYLAR气球的张力，以有效地工作。因为它是非常柔软和可弯的薄膜。为了使它以合理的音量和质量产生声音(尤其是语音和音乐声)，它必需依赖于气球结构的硬度决定其自身硬度。如果气球由于某些原因而放气，并且软下来，将不利地影响来自压电薄膜的声音的质量和音量。

用氦或空气填充的MYLAR气球一旦放气，就失去它们的硬度。由于通过气球的气门系统以及通过MYLAR薄膜的气体渗透而失去空气或氦气它们放气，并在几天内开始失去它们的硬度。气球通过一段时间开始软下来。当气球从一个地方运到另一个地方时，它们由于温度和压力的变化而失去它们的硬度。即使温度或空气压力中很小的变化也影响气球的MYLAR薄膜的硬度。

这一影响容易通过将MYLAR气球从外边带到某人的屋内而看到。总是能看到随后发生的恒定的硬度差异。在夏天，在典型的夏天的气温条件下充气的MYLAR气球当被带到具有空调机的室内时可以软下来。由于温度的相对较小的变化，导致了气球中气压的变化。

例如，在第4,737,981号美国专利(题为“电话控制设备”)、第4,922,527号美国专利(题为“小型电子设备”，它将日本的PIEZO Co.，LTD认为压电蜂鸣器的供应商)、第5,157,712号美国专利(题为“电话妨碍呼叫和缓屏蔽设备”)、第5,559,611号美国专利(题为“具有本地接口的传真存储器和前向系统”)，以及第5,555,100号美国专利(题为“具有将DTMF信号转换为存储器和前向系统命令的传真存储器和前向系统”，它定义了Smyma GA的Murata-Erie的PKM17EPT-4001型的压电扬声器)中揭示了压电晶体/陶瓷蜂鸣器。这些专利的所有内容都通过引用结合在这里。

传统的声音粘贴包括压电蜂鸣器、声音芯片、机械开关、印刷电路板和所有包含在公共外壳中的电子设备以及电池，并被认为来自Brooklyn，NY.的MEGASOUND(USA)LLC公司的声乐粘贴。声乐粘贴具有下述方面：将它贴到卡上、纸上。不论何时你按下粘贴，都产生乐曲。取下按钮后面的纸，并放在适当的位置上。声乐粘贴可以用于任何类型的卡、信、礼物盒、笔记本、日历等等。声乐粘贴使用超过1,000次。

如果按照这些用途，并把公共的罩子贴到卡上、信上、礼物盒上、笔记本上、日历上或这种类型的固态物体上，来自压电蜂鸣器的音级是弱的，并且声音的质量因此而微小并且较差。这些推荐的表面没有一个是拉紧的。

为了使声音粘贴工作，斜地按下开关，使其接触印刷电路板的金属化表面，促进触发电路。触发电路触发压电蜂鸣器根据来自声音芯片的信号产生声音。整个装配装入公共罩子内，该罩子包括塑料盖子，它是柔软的，以允许开动开关，还包括塑料薄膜按钮，其上设置有粘剂，用于贴到物体的表面。

发明内容

本发明一个方面在于声音发生器，该声源包括固定到可充气的物体(诸如气球)的挠性的、拉紧的表面的压电蜂鸣器。

依据本发明的一个方面，提供了一种声音发生器，包含开关，其特征在于还包含：可充气的物体，具有在响应于物体中压力变化的张力下的挠性表面；声源和压电蜂鸣器相互电气连接，声源安排得对压电蜂鸣器产生信号，压电蜂鸣器响应所述信号，将其转换为声音，压电蜂鸣器由可膨胀物体的挠性表面支持。

在上述声音发生器中，还包含容纳有压电蜂鸣器和声源的公共罩子。

在上述声音发生器中，表面是拉紧的。

在上述声音发生器中，物体是可充气的，并是从气球、可充气的乙烯基、可充气的枕头、可充气的垫子、鼓胀的用具、橡皮筏、可充气的玩具、轮胎、可充气的气球和其它膨胀产品构成的一组中选出的。

在上述声音发生器中，还包含所有电子元件，它们是使声源工作所必需的，电子元件配置得相应于开关的促动从工作状态变化到非工作状态。

在上述声音发生器中，压电蜂鸣器位于物体中。

在上述声音发生器中，压电蜂鸣器在物体的外部。

依据本发明的另一个方面，提供了一种产生声音的方法，包含步骤：响应于物体内压力的变化，拉紧物体挠性的表面；由拉紧的挠性表面支持压电蜂鸣器；将压电蜂鸣器电气连接到声源；由声源产生信号；用压电蜂鸣器将信号转换为声音；及用拉紧的挠性的表面放大声音。

在上述方法中，还包含步骤：将声源和压电蜂鸣器装入公共罩子中。

在上述方法中，还包含将压电蜂鸣器在支持的步骤中安排在可充气的物体的范围内。

在上述方法中，还包含在支持步骤中将压电蜂鸣器安排在可伸缩物体的外部

附图概述

为了更好地理解本发明，参照下面的描述和附图，而本发明的范围陈述在所附权利要求中。

图1是本发明的示意图，其中将压电蜂鸣器设置在金属化气球的外部表面上。

图2是适合于保护和隐藏图1的压电蜂鸣器和布线的装饰盖子示意图。

图3是本发明的示意图，其中压电蜂鸣器设置在金属化气球的内部表面上。

图4是根据本发明的另一个实施例的示意图，其中压电蜂鸣器和声音粘贴共用一个公共罩子。

本发明的较佳实施方式

翻到图1，图1示出传统的金属化和多层气球10，较好地由铝制MYLAR薄膜构成，并通过一入口阀充气以由诸如空气、比空气轻的例如氦气或比空气重的气体充满。气球具有外皮或外表，它可以在气球内部的气体压力下扩展。

压电蜂鸣器14持久地粘到气球外皮或外表的外部表面。压电蜂鸣器14较好地直径在27和50mm之间，并且是传统的结构。

可在塑料薄膜上印刷两根导线束16(每根长大约3尺)，以通过已知的方法形成带状导体32。机电连接可以将压电蜂鸣器14的连接端子连接到每一根导线束16。

装饰罩子18(见图2)设置有粘性背面，并设置在压电蜂鸣器外部表面和带状导体上。例如，盖子18较好地由制造气球10的系统的材料制成，例如用符合气球外表的装饰物冲压裁剪和印刷，以与之混合。

塑料罩子20包含声乐粘贴22。声乐粘贴包含印刷电路板24，它包括语音/音乐芯片26、开关28、扣式电池30和其它使声乐粘贴22电路工作所必需的电子元件和导体。声乐粘贴22的元件和电路安排可以是各种传统的设计和制造方法，如美国专利No.4638207中所揭示的，其内容引入于此供参考。开关28可以是机械式或电子式的，诸如红外线、运动检测器、压电薄膜等等，或者是压电蜂鸣器本身。

罩子20最好是手提式的，以避免声乐粘贴重量由气球运载，因此，避免了由此可能产生的飘浮问题。但是，如果有声乐粘贴22的罩子20轻得足够以避免飘浮的问题，则它可以固定到气球本身，诸如固定到气球的收口部分23。

为了使声乐粘贴22工作，开关28通过任何传统的方式从未开动的位置移到开动位置。响应于开关28进入开动位置，由电池30供电的语音/声乐芯片26将按照被编程的语音/音乐或其它声音的音频信号传送通过导线束16。

语音/音乐芯片可以设置在印刷电路板24上。熟悉本领域的人将理解的，语音/音乐芯片26可以位于除印刷电路板24之外其它位置上，诸如在带状导体32上。开关28可以由压电蜂鸣器本身或压电薄膜带(它有相关的电路，粘结到气球上)代替，此时带子弯曲以触发声乐粘贴22工作。

压电蜂鸣器14对应于音频信号，将信号转换为声音，并发出该声音，由此用作一个扬声器。声音谐振并产生放大了的相应于语音/音乐声音。

图3示出了图1实施例的改变，即，压电蜂鸣器14位于气球10的表皮的内部表面上，而不是在外部表面上。还有，如果声乐粘贴22轻得足以避免影响飘浮，则可以设置在气球的开口23内。

带状导体32的导线束16同图1的实施例的情况，电气连接压电蜂鸣器14和罩子20的声乐粘贴22。带状导体32可以是两个热封的塑料导电带，它接合或附到气球内部表面，并延伸到气球开口23。图3的实施例中产生声音的方法与图1-2中所述的方法相同。

声乐粘贴22可以设置在气球的内部，也可以设置在外部。在两种情况下，带状导体32在开口处终止。如果需要气球的飘浮，并且声乐粘贴22轻得足以避免不利地影响气球的飘浮，声乐粘贴22可以设置在气球本身的开口或内部。

如果声乐粘贴22在气球内部，则较好地，将它固定到气球开口23，以避免使气球沿一个方向倾斜。声乐粘贴的尺寸较好地足够小，以装入开口23的范围内。

如果如图3所示，声乐粘贴22在气球外部，则带状导体32延伸通过气球的开口23，它需要在开口23处保持气球密封接头的完整性，因此较好的是带状导体32在那个接合点可以热封。即，气球中的气体必需不被允许通过带状物32和气球的内部表面，否则它将引起渗漏。

图3实施例和图1-2相比的好处是不需要压电蜂鸣器14的隐藏，因为压电蜂鸣器藏在气球内。

在图1-2和3的实施例中，气球10充气，直到它的外表或外皮拉紧(而不是放松)，以使压电蜂鸣器来提供好的声音质量。

虽然金属化的气球揭示在附图中，作为充气物体，但其它类型充气物体也可替代。这样的充气物体包括但不限于胶乳气球、可充气乙烯制品(诸如显示为放大的熟悉的物体，诸如啤酒瓶和苏打水罐头)、橡皮筏、空气垫座、气垫、凸起的用具(诸如椅子)以及任何可充气的产品(诸如球、轮胎、凸起的玩具、飘浮的玩具、小型飞艇)。

图1-3的实施例的每一个压电蜂鸣器和声乐粘贴都可以按照图4实施例的方法设置在公共罩子中，并且罩子可以粘附到需要的表面，该表面相应于充气物体中压力的变化而拉紧。

图4示出上述粘附到金属化的气球的声乐粘贴40。声乐粘贴40包括(在公共罩子中)压电蜂鸣器14、声音芯片、电池和印刷电路板上所有必需的电子元件，以及连接，以使声乐粘贴40工作。

声乐粘贴40的触发机构是通过接触激励的。另外，可以加薄膜压电体(图中未示)，以帮助作为压电蜂鸣器的触发机构，诸如对于将压电蜂鸣器设置在金属化气球内的情况。或者，压电蜂鸣器本身作为触发机构。

声乐粘贴40可以包含压电体，它双面地声音重放。将声乐粘贴40的盖子和基底在它们的周围相互固定。盖子下面插入印刷的纸可以上色得与充气物体颜色混成一体，以隐藏下面的元件。或者，可以对塑料盖子上色，以避免插入的需要。如果声乐粘贴40固定到气球的内部，则不再需要这样的插入。

使用压电蜂鸣器产生声音比使用压电薄膜产生声音的优点是，压电蜂鸣器本身是坚硬的，而压电薄膜非常依赖于气球的硬度，来放大声音。另外，和压电薄膜的情况相比，当气球软时，压电蜂鸣器是一种更为有效的声音发生器。

另外，声乐粘贴类型的结构容易与现在的自动气球制造技术相结合，只需要设备有较小的修改，以允许将声乐粘贴粘结到气球上。另外，声乐粘贴可以使用传统的和可靠的布线和焊接连接，代替压电薄膜和印刷电路板之间所需的特殊和不可靠的机电连接。结果，使用在压电薄膜上压电蜂鸣器更为可靠和更为合算。

在所有的实施例中，目的是提供一种声源，它产生信号，还有压电蜂鸣器，将那些信号转换为声音，以及拉紧的可挠性的表面，用作共鸣板，放大声音。较好地，压电蜂鸣器由拉紧的可挠性表面支持。

任何类型传统声源和压电蜂鸣器可以电气连接到一起，并且压电蜂鸣器可以由气球的表面支持。传统声源可以是盒型磁带播放器、cd盘播放器、数字盘播放器、收音机或声音芯片，所有这些都有必需的电子元件用于声源工作。声源可由电池或者交流电源供电。虽然，较好地，传统的压电蜂鸣器和传统的声源都足够轻，以避免不利地影响气球的飘浮，但它们可以再重一些，仍然适合不需要飘浮的气球，诸如那些从屋顶吊下来的气球。压电蜂鸣器可直接或者间接地安装到气球的表面，由此由气球的表面支持。

上文中提到的声敏特征(IBM系统杂志，Vol.35，Nos.384(1996))可以用于本发明中，响应于外部声音和噪音。按照这种方法，可以进行“对话”，本发明的声源响应于感受到的外部声音，停止产生声音，并且在外部声音停止后重新产生声音。

虽然描述和附图揭示了本发明的较佳实施例，应该知道在不背离本发明的主旨和范围的情况下，可以有各种变化和修改。

Claims

1.一种声音发生器，包含开关，其特征在于还包含：

可充气的物体，具有在响应于物体中压力变化的张力下的挠性表面；声源和压电蜂鸣器相互电气连接，声源安排得对压电蜂鸣器产生信号，压电蜂鸣器响应所述信号，将其转换为声音，压电蜂鸣器由可膨胀物体的挠性表面支持。

2.如权利要求1所述的声音发生器，其特征在于还包含容纳有压电蜂鸣器和声源的公共罩子。

3.如权利要求1所述的声音发生器，其特征在于表面是拉紧的。

4.如权利要求1所述的声音发生器，其特征在于物体是可充气的，并是从气球、可充气的乙烯基、可充气的枕头、可充气的垫子、鼓胀的用具、橡皮筏、可充气的玩具、轮胎、可充气的气球和其它膨胀产品构成的一组中选出的。

5.如权利要求1所述的声音发生器，其特征在于还包含所有电子元件，它们是使声源工作所必需的，电子元件配置得相应于开关的促动从工作状态变化到非工作状态。

6.如权利要求1所述的声音发生器，其特征在于压电蜂鸣器位于物体中。

7.如权利要求1所述的声音发生器，其特征在于压电蜂鸣器在物体的外部。

8.一种产生声音的方法，其特征在于包含步骤：

响应于物体内压力的变化，拉紧物体挠性的表面；

由拉紧的挠性表面支持压电蜂鸣器；

将压电蜂鸣器电气连接到声源；

由声源产生信号；

用压电蜂鸣器将信号转换为声音；及

用拉紧的挠性的表面放大声音。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包含步骤：将声源和压电蜂鸣器装入公共罩子中。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包含将压电蜂鸣器在支持的步骤中安排在可充气的物体的范围内。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包含在支持步骤中将压电蜂鸣器安排在可伸缩物体的外部。