BRPI0713627A2 - método de limitar o máximo volume de som permitido em um fone de ouvido, fone de cabeça ou semelhante e fone de ouvido ou fone de cabeça com sistema de limitação do máximo volume de som permitido - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE LIMITAR O MáXIMO VOLUME DE SOM PERMITIDO EM UM FONE DE OUVIDO, FONE DE CABEçA OU SEMELHANTE E FONE DE OUVIDO OU FONE DE CABEçA COM SISTEMA DE LIMITAçãO DO MáXIMO VOLUME DE SOM PERMITIDO. Um processo de limitar o máximo volume de som permitido em um fone de ouvido, fone de cabeça ou semelhante, inclui a etapa de a dimensão do sinal de excitação para excitar o fone de ouvido ser detectada. O sinal de excitação ter uma tensão que é inferior a aproximadamente 0,7 V. Se o sinal de excitação exceder um determinado nível, uma parte do sinal de excitação é derivada além do fone de ouvido. Uma segunda parte do sinal de excitação é defletida. A tensão da parte defletida quer é aumentada e controla o dispositivo de derivação pelo qual a primeira parte do sinal é derivada além do fone de ouvido quer é alimentada a uma unidade com um dispositivo detector e o dispositivo de derivação. A unidade é sensível para operar a tensões abaixo de aproximadamente 0,7 V. Um fone de ouvido ou semelhante para o processo acima mencionado compreende um dispositivo de derivação e um dispositivo detector cuja fonte de corrente é a fonte de sinal do fone de ouvido.
Description
"MÉTODO DE LIMITAR O MÁXIMO VOLUME DE SOM PERMITIDO EM UM FONE DE OUVIDO, FONE DE CABEÇA OU SEMELHANTE E FONE DE OUVIDO OU FONE DE CABEÇA COM SISTEMA DE LIMITAÇÃO DO MÁXIMO VOLUME DE SOM PERMITIDO"
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção trata de um processo de limitar o máximo volume de som permitido em um fone de ouvido, fone de cabeça ou similar, onde um sinal ativador para ativar o fone de ouvido ou fone de cabeça tem uma tensão que é inferior em torno de 0,7 V, o processo incluindo as etapas em que a dimensão do sinal ativador é detectada e que, aos sinais excederem um determinado nível, uma parte de o sinal ativador vir a ser derivada além do fone de ouvido ou fone de cabeça.
A presente invenção trata também de um fone de ouvido ou fone de cabeça com um sistema limitador do máximo volume sonoro permitido quando uma fonte de sinal tem um sinal de saída de uma tensão que é inferior a cerca de 0,7 V, incluindo um detector para detectar a dimensão do sinal de saída e para gerar um sinal de controle refletindo a dimensão do sinal de saída, um dispositivo de derivação com o qual o sinal de controle é conectado e que é operativo, aos sinais excederem um valor dado, para de derivar uma parte do sinal de saída além do fone de ouvido ou fone de cabeça, e uma fonte de corrente para ativar o dispositivo detector e/ou o dispositivo de derivação.
TÉCNICA ANTERIOR
Processos e aparelhos são previamente conhecidos da técnica para limitar o volume sonoro em um aparelho reprodutor de som. Um aparelho deste tipo compreende uma fonte de sinal que é conectada com um fone de ouvido ou fone de cabeça, alto-falante ou semelhante. Nos aparelhos da técnica anterior, a limitação de nível é posta em prática pelo fato de uma parte do sinal de saída da fonte de sinal ser desviada e conduzida para um detector onde a dimensão de sinal de saída é estabelecida. Em proporção ao sinal de saída, o detector subseqüentemente gera um sinal de controle que é conduzido para um dispositivo de derivação para controlar o sinal. O dispositivo de derivação é conectado de tal maneira que pode de derivar uma parte do sinal de saída da fonte de sinal além do fone de cabeça ou do alto- falante quando a dimensão detectada do sinal de saída ultrapassa um valor dado. Esta tecnologia funciona bem enquanto o sinal de saída tiver uma tensão que exceda cerca de 0,7V, que é a tensão exigida para poder utilizar componentes eletrônicos a base de sílica convencionais e comercialmente disponíveis de tipo padrão
Em determinados tipos de fontes de sinal, tais como aparelhos de som MP3, iPods etc., o sinal de saída pode estar a uma tensão que é consideravelmente inferior a 0,7 V. Isto implica que a tecnologia precedentemente existente não pode ser aplicada, uma vez que a tensão é demasiadamente baixa para ativar componentes eletrônicos a base de sílica.
Mesmo se a saída de uma fonte de sinal do tipo acima mencionado poder estar a um valor tão ligeiro quanto de 50-100 mW já às tensões que são claramente inferiores a 0,7 V, esta saída alimentada a um fone do tipo tampão de ouvido pode dar origem a volumes sonoros extremamente elevados. O problema torna-se particularmente agudo se o tampão de ouvido é passado para o interior do meato acústico de tal maneira que sela contra ruídos estranhos. Em situações deste tipo, níveis sonoros de consideravelmente mais de 100 dB podem ser atingidos a despeito de baixa saída alimentada.
Em fontes de sinal do tipo aqui considerado, em outras palavras fontes de sinal onde a tensão de saída pode ser consideravelmente inferior a cerca de 0,7 V, o uso é previamente conhecido na técnica de sistemas de limitação de volume sonoro baseada em software. Tal limitação é integrada na fonte de sinal e requer para que funcione, um fone de ouvido, fone de cabeça ou semelhante que seja especificamente adaptado à limitação de volume sonoro e à fonte de sinal. Se o fone de ouvido ou fone de cabeça é substituído, o sistema de limitação de volume sonoro não funciona, uma vez que o fone de ouvido substituto pode perfeitamente exibir um nível de sensibilidade consideravelmente mais alto que a do fone de ouvido original casado juntamente com a fonte de sinal.
No tipo pertinente de fonte de sinal, isto é, onde a tensão do sinal de saída pode ser consideravelmente inferior a cerca de 0,7 V, dispositivos são também previamente conhecidos da técnica para limitar o máximo volume de som permitido. Os dispositivos em questão requerem, todavia, uma fonte de tensão separada na forma de uma bateria. Uma vez que a limitação de nível de som tem de ser posicionada no fone de ouvido se este deve ser suscetível de uso juntamente com uma fonte de sinal opcional, uma solução deste tipo será pouco prática e mesmo impossível se o fone de ouvido é do tipo de tampão de ouvido. Além disso, baterias têm de ser regularmente substituídas.
PROBLEMA ESTRUTURAL
A presente invenção tem por seu objetivo realizar um sistema de limitação de volume sonoro que funciona juntamente com fontes de sinal onde a tensão do sinal de saída pode ser consideravelmente inferior a 0,7 V. A presente invenção adicionalmente tem por seu objetivo realizar um sistema de limitação de volume sonoro que não exige conjunção entre uma fonte de sinal e fone de ouvido, porém, onde um fone de ouvido pode ser empregado juntamente com qualquer fonte de sinal opcional. Outrossim, a presente invenção tem por objetivo realizar uma limitação de volume sonoro que não afeta a qualidade de som e que não requer uma fonte de tensão separada na forma de uma bateria para sua operação.
SOLUÇÃO
Os objetivos que constituem a base da presente invenção serão atingidos com relação ao processo se este é caracterizado pelo fato de uma segunda parte do sinal ativador é desviada, de sua tensão ser aumentada e pelo fato da segunda parte do sinal ativador é direta ou indiretamente empregada para controlar o dispositivo de derivação em que a primeira parte do sinal ativador é derivada além do fone de ouvido ou fone de cabeça.
Os objetivos que formam a base da presente invenção serão atingidos com relação ao fone de ouvido se este é caracterizado pelo fato da fonte de corrente ser a fonte de sinal. DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS APENSOS
A presente invenção passa a ser descrita em maior detalhe abaixo, com referência aos desenhos apensos. De acordo com os desenhos apensos:
A fig. 1 é um diagrama em blocos simplificado da presente invenção;
A fig. 2 é um circuito reforçador de voltagem incluído na modalidade de acordo com a fig. 1;
A fig. 3 mostra um circuito reforçador de voltagem incluído na modalidade da fig. 1;
A fig. 4 é um diagrama em blocos simplificado de uma segunda modalidade da presente invenção;
A fig. 5 é uma vista esquemática de uma parte em um transistor MOS.
DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERENCIAL
Na fig. 1, o numerai de referência 1 refere-se a uma fonte de sinal que pode ser um iPod, um MP3 player ou semelhante. Exatamente qual fonte de sinal é empregada de acordo com a presente invenção não apresenta importância, contanto que a fonte de sinal tenha um sinal de saída cuja tensão a níveis normais de saída possa ser inferior a cerca de 0,7V. Como uma alternativa ao conceito de sinal de saída, a designação de sinal ativador também será empregada na seguinte descrição e nas reivindicações em anexo.
Na fig. 1, o numerai de referência 2 refere-se adicionalmente a um fone de ouvido, fone de cabeça ou semelhante, isto é, um dispositivo que converte o sinal de saída da fonte de sinal em som. Para simplificar, o termo fone de ouvido será empregado através da totalidade do corpo da presente descrição.
Um primeiro e segundo condutor de sinal 3 e 4, respectivamente, se estendem entre a fonte de sinal Ieo fone de ouvido 2, sendo previsto um resistor 5 no primeiro condutor de sinal 3 por razões a serem expostas abaixo.
De acordo com a presente invenção, o conjunto de limitação de volume de som é disposto em ou juntamente com o fone de ouvido, uma vez que as propriedades do fone de ouvido, tal como a sensibilidade, condição hermética no meato acústico, o volume de ar encerrado entre a membrana do tímpano e a membrana do fone de ouvido etc. determina as propriedades desejadas do sistema de limitação de volume sonoro. O fone de ouvido e o sistema de limitação de volume de som são em outras palavras mutuamente adaptados.
Será adicionalmente evidente pela fig.l, a presença entre ambos os condutores de sinal 3 e 4, de um dispositivo detector 6 e de um dispositivo de derivação 7. Tanto o dispositivo detector 6 como o dispositivo de derivação é acoplado entre o primeiro e segundo condutores de sinal 3 e 4, respectivamente. Deve ser observado que o dispositivo de derivação 7 é conectado após o resistor 5 de forma que a corrente que pode passar através do dispositivo de derivação 7 também passa através do resistor 5.
O dispositivo detector 6 detecta direta ou indiretamente a tensão do sinal de saída da fonte de sinal 1 e gera, em proporção à mesma, um sinal d controle que, através de um condutor de controle 8, é alimentado ao dispositivo de derivação 7 para controlar o dispositivo de derivação. Quando a tensão do sinal de saída cai abaixo de um determinado volume, nenhum sinal de controle é gerado, porém quando a tensão do sinal de saída excede um determinado valor, um sinal de controle é emitido que, no dispositivo de derivação assegura que uma parte do dispositivo de saída seja derivada além do fone de ouvido 2 através de um condutor de derivação 9. O resistor 5 acima mencionado desempenha a função de prevenir curto-circuito ou sobrecarga da fonte de sinal 1 quando uma grande parte do sinal de saída é derivada além do fone de ouvido 2 através do condutor de derivação 9.
Deve ser observado que ambos os condutores de sinal 3 e 4 não incluem quaisquer componentes que se relacionem diretamente com o sistema limitador de volume de som, razão pela qual a qualidade de som não é afetada pela limitação de volume de som.
Conforme foi mencionado acima, a fonte de sinal 1 tem um sinal de saída, a tensão do qual no estado operacional normal, pode ser consideravelmente inferior a aproximadamente 0,7 V. Isto implica que se o dispositivo detector e o dispositivo de derivação são construídos usando componentes baseados em sílica convencionais, a tensão disponível, via de regra, não será suficiente para o dispositivo detector e o dispositivo de derivação funcionarem. De acordo com a presente invenção, é disposto, entre o dispositivo detector 6 e a fonte de sinal 1, um dispositivo ou circuito reforçador de tensão 11. No diagrama em blocos de acordo com a reivindicação 1, o dispositivo ou circuito reforçador de tensão é disposto em um condutor detector 10 entre os condutores de sinal 3 e 4.
Em uma primeira variação da presente invenção, o dispositivo reforçador de tensão compreende um transformador com uma relação d transformação de 5 ou maior, de preferência dez ou mais.
O uso do dispositivo reforçador de tensão 11 acarreta que o dispositivo detector, mesmo nos ditos estados operacionais quando a tensão de saída da fonte de sinal 1 cai consideravelmente abaixo de 0,7 V terá acesso a um nível de tensão que confortavelmente excede 0,7 V, razão pela qual o dispositivo detector e o dispositivo de derivação podem ser produzidos de componentes padrão comercialmente disponíveis, baseados em sílica e econômicos.
Em uma segunda variação da presente invenção, o circuito reforçador de tensão 11 é formado como um circuito capacitor comutado que é ilustrado em princípio na fig. 2. Em uma terceira variação da presente invenção, o circuito reforçador de tensão 11 é formado como um circuito indutor comutado que é ilustrado em princípio na figura 3. O circuito reforçador de tensão ilustrado na figura 2 tem uma entrada 12 e uma saída 13. A entrada 12 é conectada com a fonte de sinal 1 e, como resultado, tem acesso à baixa tensão que a fonte de sinal com freqüência emite. A saída 13 é conectada com o dispositivo detector 6 e o alimenta com uma tensão que pelo menos excede 0,7 V. O circuito capacitor comutado de acordo com a fig. 2 inclui um primeiro comutador A e um segundo comutador B. Durante a operação, ambos estes comutadores são alternadamente abertos e fechados de forma que um capacitor 14 é alternativamente ligado à fonte de sinais e à terra para que a sua tensão armazenada seja adicionada à tensão de entrada que, sem perdas, poderia dar origem a uma duplicação da tensão. Se, por exemplo, a tensão na entrada 12 é de 0,5 V, haverá teoricamente uma tensão de 1,0 V sobre a saída
13. Caso as perdas no circuito se elevem a 0,4 V, a tensão efetiva através da saída 13 será de 0,6 V. Se esta tensão de 0,6 V é aplicada a um circuito idêntico ou pelo menos um circuito em princípio idêntico aquele ilustrado na fig. 2, a tensão é duplicada para 1,2 V na saída deste segundo circuito do qual as perdas de 0,4 V no segundo circuito devem ser deduzidas, e assim a tensão de saída efetiva no segundo circuito será de 0,8 V. Etapas adicionais podem ser acopladas consecutivamente em série se as perdas são maiores ou se um maior reforço de tensão é requerido. O circuito indutor comutado ilustrado na fig. 3 tem, como o circuito acima descrito de acordo com a fig. 2, uma entrada 12 e uma saída .13. Aqui também, a entrada 12 é conectada com a fonte de sinal e a saída 13 conectada com o dispositivo detector 6. O circuito inclui um indutor 15 e um comutador 16 que é alternativamente aberto e fechado. Por um adequado dimensionamento do indutor 5, a relação de tempo entre os estados aberto e fechado do comutador 16 igualmente, como a freqüência de abertura e de fechamento do comutador, é possível obter um reforço de tensão por um fator de cinco ou maior.
Na modalidade de acordo com a figura 1, o dispositivo ou circuito de reforço de tensão 11 é separado do dispositivo detector 6. Pelo menos em situações onde o circuito reforçador de tensão 11 é construído de acordo com a fig. 2 ou 3, o circuito reforçador de tensão 11 pode, todavia, em si próprio, constituir ou ser incluído em um dispositivo detector que, na saída .13 fornece um sinal de controle 8 que é conduzido para o dispositivo de derivação 7 para controlar o dispositivo de derivação.
Na modalidade de acordo com a fig. 4, nenhum dispositivo ou circuito reforçador de tensão é empregado. Em vez disso, o dispositivo detector 6 e/ou o dispositivo de derivação 7 foram tornados mais sensíveis para que possam ser construídos de maneira a também operar sob tensões consideravelmente mais baixas que em torno de 0,7 V.
A fig. 5 mostra um detalhe de um transistor MOS que é incluído no dispositivo detector 6 e/ou dispositivo de derivação 7. Na fig. 5, o numerai de referência 17 refere-se à fonte do transistor, o numerai de referência 18 à sua porta e 19 ao seu dreno. O numerai de referencia 20 refere-se a um substrato baseado em sílica incluído no transistor.
Entre o substrato baseado em sílica e a porta 18 do transistor, é disposta uma camada extremamente delgada 21, com freqüência consistindo de dióxido de silício. A capacitância que é formada entre a porta do transistor e o substrato baseado em sílica 20 afeta consideravelmente a tensão que o transistor requer para funcionar. Se esta capacitância é aumentada, a tensão que é requerida para a função do transistor é reduzida. De acordo com a invenção, a camada 21 recebeu uma espessura de camada inferior aquela normalmente aplicada em componentes padrão. Alternativamente, a constante dielétrica da camada 21 pode ser aumentada substituindo por completo ou parcialmente o dióxido de silício (SiO2) com uma substância dotada de uma constante dielétrica mais elevada, e.g. um ou mais dos materiais selecionados do grupo essencialmente compreendendo CeO2, Gs2O3, ZrO3, Y2O3, BaTiO3 ou BaO/SrO que são todas substâncias com uma constante dielétrica mais alta que o SiO2. De acordo com a presente invenção, a espessura da camada 21 quer é reduzida isoladamente quer conjuntamente comum aumento da constante dielétrica da camada 21 que, conforme foi mencionado, pode ser posta em prática substituindo por completo o parcialmente o material na camada 21.
Claims (11)
1. Método de limitar o máximo volume de som permitido em um fone de ouvido, fone de cabeça ou semelhante, onde um sinal de excitação para ativar o fone de ouvido tem uma tensão que é inferior em torno de 0,7 V, o método compreendendo as etapas de: a dimensão do sinal de excitação ser detectada e de aos sinais excitadores exceder um determinado nível, uma parte do sinal de excitação ser derivada do fone de ouvido ou fone de cabeça, caracterizado pelo fato de que uma segunda parte do sinal de excitação é defletida, de aquela sua tensão ser aumentada e da segunda parte desviada do sinal de excitação ser direta ou indiretamente empregada para controlar o dispositivo de derivação no qual a primeira parte do sinal de excitação é derivada além do fone de ouvido ou fone de cabeça.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda parte do sinal de excitação é conduzida para um dispositivo detector onde um sinal de controle é gerado com uma tensão mais alta que a do sinal de excitação, e do sinal de controle ser conduzido para o dispositivo de derivação.
3. Método de limitar o máximo volume de som permitido em um fone de ouvido, fone de cabeça ou semelhante, onde um sinal de excitação para excitar o fone de ouvido ou fone de cabeça tem uma tensão que é inferior a aproximadamente 0,7 V, o método incluindo as etapas de que: a dimensão do sinal de excitação é detectada e de que, aos sinais de excitação exceder um determinado nível, uma parte do sinal de excitação é derivada além do fone de ouvido ou fone de cabeça, caracterizado pelo fato de que uma segunda parte do sinal de excitação é desviada e alimentada a uma unidade compreendendo um dispositivo detector e um dispositivo de derivação, em que a de derivação da primeira parte do sinal de excitação se verifica, e de a unidade ter a ela conferida uma sensibilidade para operar a tensões de menos de aproximadamente 0,7 V.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que um transistor MOS incluído na unidade é munido de uma camada isolante entre sua porta e substrato baseado em sílica de espessura reduzida e/ou constante dielétrica mais alta.
5. Fone de ouvido ou fone de cabeça com sistema de limitação do máximo volume de som permitido onde uma fonte de sinal (1) tem um sinal de saída de uma tensão que é inferior aproximadamente a 0,7 V compreendendo; um dispositivo detector (6) para detectar a dimensão do sinal de saída e para gerar um sinal de controle (8) que reflete a dimensão do sinal de saída, um dispositivo de derivação (7) com o qual o sinal de controle é detectado e que é disposto, aos sinais de saída exceder um valor dado, para de derivar uma parte do sinal de saída além do fone de ouvido (2) ou fone de cabeça, e uma fonte de corrente para excitar o dispositivo detector e/ou o dispositivo de derivação, caracterizado pelo fato de que a fonte de corrente é a fonte de sinal (1).
6. Fone de ouvido ou fone de cabeça de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a unidade de dispositivo detector/dispositivo de derivação (6, 7) é projetada para operar a tensões de menos de aproximadamente 0,7 V.
7. Fone de ouvido ou fone de cabeça de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que entre a fonte de sinal (1) e a unidade compreendendo dispositivo detector/dispositivo de derivação (6, 7) é disposta uma unidade reforçadora de tensão (11).
8. Fone de ouvido ou fone de cabeça de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a unidade reforçadora de tensão (11) incluir um transformador.
9. Fone de ouvido ou fone de cabeça de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a unidade reforçadora de tensão compreende pelo menos um circuito capacitor comutado (A, B) (14).
10. Fone de ouvido ou fone de cabeça de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a unidade reforçadora de tensão (11) compreende pelo menos um circuito indutor (15) comutado (16).
11. Fone de ouvido ou fone de cabeça com sistema de limitação do máximo volume de som permitido onde uma fonte de sinal (1) tem um sinal de saída de uma tensão que é de menos de aproximadamente 0,7 V, compreendendo: um dispositivo detector (6) para detectar a dimensão do sinal de saída e para gerar um sinal de controle (8) que reflete a dimensão do sinal de saída, um dispositivo de derivação (7) com o qual o sinal de controle é conectado e que é previsto, aos sinais de saída excederem um valor dado, para de derivar uma parte do sinal de saída além do fone de ouvido (2) ou do fone de cabeça, caracterizado pelo fato de que as propriedades de limitação de volume de som do detector (6) e/ou do dispositivo de derivação (7) são adaptadas às propriedades de reprodução de som do fone de ouvido (6) ou do fone de cabeça, isto é, sensibilidade, vedação no meato acústico, o volume de ar encerrado entre o tímpano e a membrana do fone de ouvido ou fone de cabeça, etc., e em que uma fonte de corrente para ativar o dispositivo detector (60) e/ou o dispositivo de derivação (7) é a fonte de sinal.
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