CN103137116A - 一种汽车电子智能喇叭 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车电子喇叭，属于汽车喇叭领域。一种汽车电子智能喇叭，包括喇叭的振膜和电磁线圈，其特征在于：所述喇叭的电磁线圈通过开关管连接电源，同时通过放大电路连接单片机的输入端口，所述单片机的输出端口连接所述开关管，所述单片机包括固有频率放大信号分析模块、固有频率计算模块和输出选择模块，所述输出选择模块分别连接固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块，所述固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块连接开关管；所述电磁线圈连接能量回收回路，所述能量回收回路包括在所述电磁线圈内设置一个附加线圈绕组，所述附加线圈绕组串联电容后与所述电磁线圈相连，在所述电磁线圈两端并联双向瞬变二极管。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子喇叭，尤其涉及一种汽车电子智能喇叭。
背景技术
现有的车用喇叭中有触点的机械喇叭是通过触点的通断驱动电磁线圈电流的有无，从而产生电磁力驱动膜片振动而发声。由于经过触点有一个很大的电流，在电磁线圈接触又断开的时候产生很高的感应电压，击穿空气而烧蚀触点，烧蚀的触点很容易被氧化，从而使触点接触电阻增大，使电路不通，从而使喇叭失效。这样就使喇叭的寿命大大降低，不能满足用户的要求。因此，现有的普通的金属触点的车用机械喇叭的金属触点所使用的材料要求耐高温，耐腐蚀，且价格贵。使其喇叭的制造方法复杂，车间管理费用高。生产节拍胶带，器节奏较慢，且这种喇叭稳定性差，寿命低。
为了克服有触点机械喇叭的不可靠的缺陷，产生了无触点的电子喇叭。现有的无触点的车用电子喇叭是用一个电子电路振荡控制发声系统使喇叭振膜振动带动喇叭发声。而电子喇叭都必须调节控制电路的输出频率，来适应喇叭振膜的物理固有频率，现在的方法主要有固定振荡频率，但是喇叭在实际使用中和使用后，固有频率在环境影响下可能会发生变化，如此固定控制电路输出频率的喇叭就会因为输出频率域振膜的固定频率不符合而影响到喇叭发声的声强，因此很多汽车喇叭在变化的条件及极端自然条件下，会出现不能发声和声音很低等现象。
因此有加装传感器等的喇叭，通过传感器来适应喇叭的固有频率，但是这样的电路仍然无法达到汽车电喇叭固有频率自动寻找的自动化，仍然是建立在人工调节控制电路输出频率来适应电喇叭固有频率的基础上，难以真正到达完全自动随时按照喇叭振膜的固有频率实现控制电路的频率输出，而且现在的电路增加了很多元器件，越来越复杂，完全无法简化机动车电子喇叭的生产工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车电子智能喇叭，解决现在的汽车喇叭在变化的条件及极端自然条件下，会出现不能发声和声音很低等现象，即使增加了随频的电路仍然无法自动随时按照喇叭振膜的固有频率实现控制电路的频率输出的缺陷。
技术方案
一种汽车电子智能喇叭，包括喇叭的振膜，所述振膜下设置有线圈骨架，所述线圈骨架内设置有电磁线圈，其特征在于：所述喇叭的电磁线圈通过开关管连接电源，同时通过放大电路连接单片机的输入端口，所述单片机的输出端口连接所述开关管，所述单片机包括固有频率放大信号分析模块、固有频率计算模块和输出选择模块，所述输出选择模块分别连接固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块，所述固有频率放大信号分析模块连接放大电路，所述固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块连接开关管，所述固有频率激励输出模块控制开关管传送一个激励阶跃脉冲给电磁线圈，所述发声频率控制输出模块控制开关管和电磁线圈使喇叭达到发声频率；所述电磁线圈连接能量回收回路，所述能量回收回路包括在所述电磁线圈内同心轴设置一个附加线圈绕组，所述附加线圈绕组串联电容后与所述电磁线圈相连，在所述电磁线圈两端并联双向瞬变二极管。
喇叭内还设置有温度传感器，所述温度传感器连接所述单片机的输入端口。
所述单片机还连接有喇叭电压取样电路。
所述单片机的输出选择模块根据设定条件判断是寻找喇叭的固有频率还是进行工作输出发声频率，寻找喇叭的固有频率为控制固有频率激励输出模块和开关管传送一个激励的阶跃脉冲给电磁线圈，引起振膜振动，同时，电磁线圈内因为振膜振动造成磁场变化产生微弱电信号，将微弱电信号引出通过放大电路放大后传送回单片机的固有频率放大信号分析模块，由固有频率计算模块计算得到喇叭的固有频率。
所述发声频率控制输出模块根据所述固有频率计算模块计算的喇叭的固有频率确认发声频率，根据喇叭电压取样电路输入的电压、温度传感器传送的温度计算出最佳发声占空比，控制开关管输出，使喇叭达到发声频率。
所述发声频率控制输出模块根据实时温度调控占空比，根据运行时间实时修正发声频率。
所述附加线圈绕组与所述电磁线圈共用一根绕组伸出的连接线端。
所述单片机还连接有调试端口。
有益效果
本发明的汽车电子智能喇叭通过感应喇叭振膜的振动寻找和确定喇叭的固有频率，直接准确，而且能随时根据喇叭的变化进行调整，而且使用的开关电路、放大电路等成本较低，但是响应迅速，通过单片机得到固有频率后可进行多种应用和控制，能更准确地对喇叭进行控制，大大提升喇叭的使用寿命；采用了附加线圈绕组和电容组成LC回路，既能吸收主线圈绕组关断时产生的瞬时高压，又能回收能量，再返回给主线圈绕组，达到降耗的良好效果，而且取代了价格昂贵的高压电容，将低了成本，而且简化了制造工艺。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图。
图2为本发明的单片机的示意图。
图3为本发明的能量回收回路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
如附图1所示，本发明提出一种汽车电子智能喇叭，包括喇叭的振膜，所述振膜下设置有线圈骨架，所述线圈骨架内设置有电磁线圈，将喇叭的电磁线圈通过开关管连接电源，同时通过放大电路连接单片机的输入端口，所述单片机的输出端口连接所述开关管，所述单片机包括固有频率放大信号分析模块、固有频率计算模块和输出选择模块，所述输出选择模块分别连接固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块，所述固有频率放大信号分析模块连接放大电路，所述固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块连接开关管，所述固有频率激励输出模块控制开关管传送一个激励阶跃脉冲给电磁线圈，所述发声频率控制输出模块控制开关管和电磁线圈使喇叭达到发声频率。
喇叭工作的方式为：单片机根据运行时间或环境变化判断是否需重新寻找喇叭的固有频率，如果需要，则通过固有频率激励输出模块和开关管传送一个激励的阶跃脉冲给喇叭的电磁线圈，阶跃脉冲引起喇叭的振膜振动，同时，喇叭的电磁线圈内因为振膜振动造成磁场变化产生微弱电信号，通过喇叭的电磁线圈将产生的微弱电信号引出并经过放大电路进行放大（即一个阶跃脉冲激励后，钢振模振动使电磁线圈内产生一定的微弱的电流，然后将电磁线圈内的电流信号导出），放大后的信号为带衰减的正弦波，将放大后的信号经过A/D转换传送给单片机的固有频率放大信号分析模块进行采样分析，固有频率计算模块对信号进行消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率。
在所述消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤中在消除奇异点后，进行多周期计算，然后进行周期分析，并去掉不合理的周期，得到真正振动的周期后，即能计算出喇叭的固有频率。
在消除奇异点后，进行多周期计算时可将喇叭的制造工艺限制的周期范围作为计算的约束条件。可以在约束条件内多次进行上述步骤重复验证，得到最终的喇叭的固有频率。
所述发声频率控制输出模块根据所述固有频率计算模块计算的喇叭的固有频率确认发声频率，实践中，发现喇叭内的温度对发声频率控制有较强的影响，因此在喇叭内还设置有温度传感器，所述温度传感器连接所述单片机的输入端口。所述单片机还连接有喇叭电压取样电路。然后根据喇叭电压取样电路输入的电压、温度传感器传送的温度所述发声频率控制输出模块计算出最佳发声占空比，还根据实时温度调控占空比，根据运行时间实时修正发声频率。
因为直接通过电磁线圈检测固定频率，电磁线圈的状态的温定十分重要，因此将电磁线圈连接能量回收回路进行快速稳压和状态回复，如附图3所示，所述能量回收回路包括在所述电磁线圈内同心轴设置一个附加线圈绕组，所述附加线圈绕组串联电容后与所述电磁线圈相连，在所述电磁线圈两端并联双向瞬变二极管。
采用了附加线圈绕组和电容组成LC回路，既能吸收电磁线圈关断时产生的瞬时高压，又能回收能量，再返回给电磁线圈，达到降耗的良好效果，而且这里采用的电容取代了现在价格昂贵的高压电容，降低了成本，附加线圈绕组与电磁线圈同心轴设置，有利于针对电磁线圈回收能量，而附加线圈绕组连接金属，散热和抗噪效果更好，因此能达到又便宜又抗噪，散热好，而且还降低了功率消耗，缩小电路板面积的多重优点。
所述附加线圈绕组还可以与所述电磁线圈共用一根绕组伸出的连接线端。这样在工艺上在绕电磁线圈绕组时，同时绕附加线圈绕组即可，制造工艺方便，容易实现，简化了生产工艺。
所述单片机还可以连接有调试端口，用以在生产时和故障时进行调试。
Claims (8)
1.一种汽车电子智能喇叭，包括喇叭的振膜，所述振膜下设置有线圈骨架，所述线圈骨架内设置有电磁线圈，其特征在于：所述喇叭的电磁线圈通过开关管连接电源，同时通过放大电路连接单片机的输入端口，所述单片机的输出端口连接所述开关管，所述单片机包括固有频率放大信号分析模块、固有频率计算模块和输出选择模块，所述输出选择模块分别连接固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块，所述固有频率放大信号分析模块连接放大电路，所述固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块连接开关管，所述固有频率激励输出模块控制开关管传送一个激励阶跃脉冲给电磁线圈，所述发声频率控制输出模块控制开关管和电磁线圈使喇叭达到发声频率；所述电磁线圈连接能量回收回路，所述能量回收回路包括在所述电磁线圈内同心轴设置一个附加线圈绕组，所述附加线圈绕组串联电容后与所述电磁线圈相连，在所述电磁线圈两端并联双向瞬变二极管。
2.如权利要求1所述的汽车电子智能喇叭，其特征在于：喇叭内还设置有温度传感器，所述温度传感器连接所述单片机的输入端口。
3.如权利要求1所述的汽车电子智能喇叭，其特征在于：所述单片机还连接有喇叭电压取样电路。
4.如权利要求1或2或3所述的汽车电子智能喇叭，其特征在于：所述单片机的输出选择模块根据设定条件判断是寻找喇叭的固有频率还是进行工作输出发声频率，寻找喇叭的固有频率为控制固有频率激励输出模块和开关管传送一个激励的阶跃脉冲给电磁线圈，引起振膜振动，同时，电磁线圈内因为振膜振动造成磁场变化产生微弱电信号，将微弱电信号引出通过放大电路放大后传送回单片机的固有频率放大信号分析模块，由固有频率计算模块计算得到喇叭的固有频率。
5.如权利要求1或2或3所述的汽车电子智能喇叭，其特征在于：所述发声频率控制输出模块根据所述固有频率计算模块计算的喇叭的固有频率确认发声频率，根据喇叭电压取样电路输入的电压、温度传感器传送的温度计算出最佳发声占空比，控制开关管输出，使喇叭达到发声频率。
6.如权利要求5所述的汽车电子智能喇叭，其特征在于：所述发声频率控制输出模块根据实时温度调控占空比，根据运行时间实时修正发声频率。
7.如权利要求1所述的汽车电子智能喇叭，其特征在于：所述附加线圈绕组与所述电磁线圈共用一根绕组伸出的连接线端。
8.如权利要求1所述的汽车电子智能喇叭，其特征在于：所述单片机还连接有调试端口。
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