CN103239865B - 电磁鞭炮 - Google Patents

Abstract

一种电磁鞭炮，它是在气缸式音箱内圆安装径向永磁驱动架，驱动架磁场气隙中安装定中活塞式音膜，音膜板圆心定位后，跟随音圈振动时，音膜板正反面变成球面形交替的变形运动，如同活塞在气缸内上下运动，产生振荡的空气压缩力，形成强大的声波。在MP3播放器内，写入与真实鞭炮声波形一致的模似信号，输入到简易的大功率音频放大器，功放信号输出到电磁鞭炮音圈。本放大器直接利用交流220V整流电压，采用场效应管单端输出的推动电路和共集电极的乙类单端输入输出的互补三极管推挽功率放大电路，具有结构简单、稳定可靠、成本低、体积小、重量轻的优点。本电磁鞭炮的音响功率与真实鞭炮声接近，有轰动效果，达到既能营造节日气氛，又无空气污染的目的。

Description

电磁鞭炮

技术领域

本发明涉及一种电子鞭炮，确切地说，是一种简易的大功率音响设备，尤其是一种音响仿真的大功率电磁鞭炮。

背景技术

由于传统的鞭炮严重污染空气，尤其在每年春节期间，家家户户燃放鞭炮，硝烟弥漫整个城市空间，造成重度雾霾天气，严重危害人们健康，因此，有人呼吁用电子鞭炮取代传统的鞭炮，可是，电子鞭炮与传统鞭炮相比，各方面差距很大，所以始终没能取代传统的鞭炮。差距主要在于传统鞭炮震耳欲聋的爆炸声，炸药瞬间爆放，能量很大，人们所需要的就是这种激烈的惊天动地的音响效果。

目前，市场现有技术的电子鞭炮种类很多，其发音方式有扬声器播放式，电控气压式，高压放电式等，各种电子鞭炮的模式、外观、装饰、功能、花样、设计繁多巧妙，但是总的缺陷是发音能量相比太小，达不到轰动的效果，如果加大功率，势必增加成本，例如选用贵重的大功率音响设备，不仅昂贵，而且笨重，不方便。

发明内容

为了克服现有的电子鞭炮的缺陷，本发明公开一种以量变求质变的大功率的电磁鞭炮，实际是一种功率大、体积小、重量轻、成本低的简易音响设备，使其音响效果接近传统鞭炮，以达到既能营造节日气氛，又无空气污染的目的，积极推动环境保护。

本发明的技术方案由径向永磁驱动架、定中活塞式音膜、气缸式音箱、高压大功率音频放大器、MP3播放器组成，其结构特点是：所述的径向永磁驱动架设有外导磁圈，外导磁圈内圆上端装有磁极为径向的环型永磁体，环型永磁体是整体的或者是若干长方体组成的钕铁硼强磁体，外导磁圈内圆设有内导磁圈，内导磁圈下端外圆制有圆台，圆台外圆紧配安装在外导磁圈内圆下端，环型永磁体内圆与内导磁圈外圆之间形成强磁场气隙，内导磁圈下端内圆紧配安装圆型支架，圆型支架制有中心孔及4个扇形孔，中心孔装有定中杆，定中杆制有上下圆台，上下圆台的上下端制有上下螺栓，下螺栓装进圆型支架中心孔内，圆型支架中心孔下端装有下焊接片，下焊接片下端装有紧固螺帽，定中杆上螺栓下端圆台上装有绝缘片，绝缘片上端装有上焊接片。

所述的定中活塞式音膜设有音膜板，音膜板是选用较薄的双面敷铜箔的印刷电路板制成的圆板，音膜板圆心孔装进定中杆上螺栓，音膜板圆心下端敷铜面与上焊接片端面接触，音膜板圆心上端敷铜面装有铜垫片，铜垫片上端安装紧固螺帽，音膜板上下端敷铜面，由于绝缘片隔离，处于绝缘状态，音膜板外圆设有音圈骨架，用AB胶粘结在音圈骨架内圆上端，音圈骨架外圆下端平绕两层漆包线音圈，音圈首尾端引线从音圈骨架外圆左右上端引出，音圈骨架上端制有左右穿线孔，音圈左端引线，穿过音圈骨架左穿线孔和音膜板左端小孔，焊接在音膜板上端敷铜面左端焊点上，音圈右端引线，穿过音圈骨架右穿线孔，焊接在音膜板下端敷铜面右端焊点上。

所述的定中活塞式音膜的音膜板圆心定位后，音圈稳定悬浮在磁场气隙中，音圈的长度小于环型永磁体的高度，位于永磁体高度的中部，音圈的内外圆与内导磁圈外圆和环型永磁体内圆之间是松配合安装，音圈的阻抗为20-100Ω，输入功率为100-500W。

所述的气缸式音箱内圆与外导磁圈外圆紧配安装，音箱上端设有上盖，上盖上端面制有放音孔，音箱右下端设有输入插座，上下焊接片的左右端焊接两根连接钱，连接在音箱输入插座左端，两根连线分别经过上下焊接片、定中杆和音膜板上下敷铜面焊点，连接到音圈左右端引线。

定中活塞式音膜工作原理是：音圈在径向永磁驱动架的强磁场气隙中上下运动时，切割磁力线，当音圈有交变电流时，音圈如同上下运动的活塞，音膜板平面具有弹性，圆心定位后，跟随音圈振动时，音膜板正反面变成球面形交替的变形运动，并且是与鞭炮声频率接近谐振的运动，定中活塞式音膜在气缸式音箱内振动，如同活塞在气缸内上下运动，产生振荡的空气压缩力，形成强大的声波，音膜板的圆面积乘上振幅是电磁鞭炮声波能量。

所述的高压大功率音频放大器是在塑料外壳内设置电路板，电路板正面安装少量的电子元件，电路板反面是各元件连接的印刷电路，电路板左端装有功率输出插头线，电路板右端装有电源插头线，电路板上端设有信号输入插头。

所述的MP3播放器，选用市场现有的简易MP3播放器，播放器上端设有信号输入插头，下端设有信号输出插座，中间设有启动按钮，播放器信号输出端插座与音频放大器信号输入插头连接。

高压大功率音频放大器的信号输入插头线两端，与隔离变压器初级线圈连接，隔离变压器次级上边线圈上端连接上场效应管栅极，上边线圈下端连接上偏置电阻下端和上稳压二极管正极，上偏置电阻上端连接上场效应管漏极，上场效应管源极连接上负反馈电阻上端，上负反馈电阻下端连接下场效应管漏极和下稳压二极管负极，隔离变压器次级下边线圈下端连接下场效应管栅极，下边线圈上端连接下偏置电阻左端和下稳压二极管正极，下偏置电阻右端连接下场效应管漏极，下场效应管源极连接下负反馈电阻上端，下负反馈电阻下端连接下稳压二极管负极，上场效应管漏极连接上限流电阻，NPN型高压三极管的集电极连接下限流电阻，NPN型高压三极管的发射极连接PNP型高压三极管的发射极和输出电容正极，NPN型高压三极管的基极和PNP型高压三极管的基极连接在下偏置电阻左端，PNP型高压三极管的集电极连接在上负反馈电阻下端，功率输出插头线两端分别与输出电容右端和PNP型高压三极管的集电极连接，输出插头线的插头与气缸式音箱的输入插座连接，上限流电阻的右端和下限流电阻的右端，连接滤波电容正极和桥式整流器正极，桥式整流器负极连接滤波电容负极和PNP型高压三极管的集电极，桥式整流器的交流输入端连接电源插头线两端，电源插头连接交流220V电源。

在高压大功率音频放大器电路中，选用匝数比为1∶20的小型隔离变压器，选用电压300V，电流2A的N沟型的VMOS上下场效应管，两管外封装底面分别装有较小的散热器，选用电压300V，电流10A的NPN型高压三极管和PNP型高压三极管，两管外封装底面分别装有较大的散热器，选用电压3.5V的上下稳压二极管，选用阻值20K，功率2W的上下偏置电阻，选用阻值10Ω，功率2W的上下负反馈电阻，选用阻值10-30Ω，功率5W的上限流电阻，选用阻值10-30Ω，功率10W的下限流电阻，选用电压300V，电流10A的桥式整流器，输出电容和滤波电容，选用电压400V，容量100ηF的电解电容。

高压大功率音频放大器的电原理是：首先将MP3播放器在电脑上写入与真实鞭炮声波形一致的爆炸声模似信号，由启动按钮控制，经过隔离变压器将信号耦合到上下场效应管栅极，隔离变压器的作用是信号耦合、阻抗匹配和隔离高压电源。上下稳压二极管给上下场效应管栅极提供稳定的静态电流工作点，上下场效应管工作在单端输出的甲乙类推挽电路中，推动共集电极的乙类单端输入输出的互补三极管推挽功率放大电路，放大的功率信号经过输出电容耦合到音圈，互补三极管乙类推挽功率放大电路的静态电流为零，工作在高效的开关状态，该共集电极的推挽功率放大电路有很深的负反馈，改善信号失真。

本发明的有益效果是：现有的扬声器纸盆或者高音喇叭音膜是圆周定位，中间振动，是轴向永磁体驱动架，本发明的定中活塞式音膜是中心定位，圆周面振动，是径向永磁驱动架，因此，本发明的音圈可以做很大，既增大功率，又提高阻抗，还简化了结构。本发明的高压大功率音频放大器直接利用220V整流电源，节省变压器，采用场效应管推挽电路和共集电极的乙类单端输入输出的互补三极管推挽功率放大电路，具有功率大、效率高、稳定、可靠的性能。本电磁鞭炮的音响功率指标，超过现有的音响设备，超过现有的电子鞭炮近百倍，与真实鞭炮声的音量接近，有轰动的效果。本发明的技术方案不同与现有的音响设备，因此，具有功率大、成本低、体积小、重量轻的优点。它不仅是电子鞭炮，而且还能用于大功率警报器和扩音机领域。

下面结合附图进一步说明。

附图说明

图1为电磁鞭炮整体结构示意图

图2为高压大功率音频放大器电原理图

具体实施方式

在图1所示的电磁鞭炮整体结构示意图中，所述的径向永磁驱动架设有外导磁圈1，外导磁圈内圆上端装有磁极为径向的环型永磁体2，环型永磁体是整体的或者是若干长方体组成的钕铁硼强磁体，外导磁圈内圆设有内导磁圈3，内导磁圈下端外圆制有圆台，圆台外圆紧配安装在外导磁圈内圆下端，环型永磁体内圆与内导磁圈外圆之间形成强磁场气隙，内导磁圈下端内圆紧配安装圆型支架4，圆型支架制有中心孔及4个扇形孔5，中心孔装有定中杆6，定中杆制有上下圆台7，上下圆台的上下端制有上下螺栓8，下螺栓装进圆型支架中心孔内，圆型支架中心孔下端装有下焊接片9，下焊接片下端装有紧固螺帽，定中杆上螺栓下端圆台上装有绝缘片10，绝缘片上端装有上焊接片11。

所述的定中活塞式音膜设有音膜板12，音膜板是选用较薄的双面敷铜箔的印刷电路板制成的圆板，音膜板圆心孔装进定中杆上螺栓，音膜板圆心下端敷铜面与上焊接片端面接触，音膜板圆心上端敷铜面装有铜垫片，铜垫片上端安装紧固螺帽，音膜板上下端敷铜面，由于绝缘片隔离，处于绝缘状态，音膜板外圆设有音圈骨架13，用AB胶粘结在音圈骨架内圆上端，音圈骨架外圆下端平绕两层漆包线音圈14，音圈首尾端引线从音圈骨架外圆左右上端引出，音圈骨架上端制有左右穿线孔15，音圈左端引线，穿过音圈骨架左穿线孔和音膜板左端小孔，焊接在音膜板上端敷铜面左端焊点16上，音圈右端引线，穿过音圈骨架右穿线孔，焊接在音膜板下端敷铜面右端焊点17上。

所述的定中活塞式音膜的音膜板圆心定位后，音圈稳定悬浮在磁场气隙中，音圈的长度小于环型永磁体的高度，位于永磁体高度的中部，音圈的内外圆与内导磁圈外圆和环型永磁体内圆之间是松配合安装，音圈的阻抗为20-100Ω，输入功率为100-500W。

所述的气缸式音箱18内圆与外导磁圈外圆紧配安装，音箱上端设有上盖19，上盖上端面制有放音孔20，音箱右下端设有输入插座21，上下焊接片的左右端焊接两根连接钱22，分别连接在音箱输入插座左端，两根连线分别经过上下焊接片、定中杆和音膜板上下敷铜面焊点，连接到音圈左右端引线。

所述的高压大功率音频放大器是在塑料外壳23内设置电路板24，电路板正面安装少量的电子元件，电路板反面是各元件连接的印刷电路，电路板左端装有功率输出插头线25，电路板右端装有电源插头线26，电路板上端设有信号输入插头27。

所述的MP3播放器28，选用市场现有的简易MP3播放器，播放器上端设有信号输入插头29，下端设有信号输出插座30，中间设有启动按钮31，播放器信号输出端插座与音频放大器信号输入插头连接。

在图2所示的高压大功率音频放大器电原理图中，高压大功率音频放大器的信号输入插头线两端与隔离变压器32初级线圈连接，隔离变压器次级上边线圈上端连接上场效应管33栅极，上边线圈下端连接上偏置电阻34下端和上稳压二极管35正极，上偏置电阻上端连接上场效应管漏极，上场效应管源极连接上负反馈电阻36上端，上负反馈电阻下端连接下场效应管37漏极和下稳压二极管38负极，隔离变压器次级下边线圈下端连接下场效应管栅极，下边线圈上端连接下偏置电阻39左端和下稳压二极管正极，下偏置电阻右端连接下场效应管漏极，下场效应管源极连接下负反馈电阻40上端，下负反馈电阻下端连接下稳压二极管负极，上场效应管漏极连接上限流电阻41，NPN型高压三极管42的集电极连接下限流电阻43，NPN型高压三极管的发射极连接PNP型高压三极管44的发射极和输出电容45正极，NPN型高压三极管的基极和PNP型高压三极管的基极连接在下偏置电阻左端，PNP型高压三极管的集电极连接在上负反馈电阻下端，功率输出插头线两端分别与输出电容右端和PNP型高压三极管的集电极连接，输出插头线的插头与气缸式音箱的输入插座连接，上限流电阻的右端和下限流电阻的右端，连接滤波电容46正极和桥式整流器47正极，桥式整流器负极连接滤波电容负极和PNP型高压三极管的集电极，桥式整流器的交流输入端连接电源插头线两端，电源插头连接交流220V电源。

在高压大功率音频放大器电路中，选用匝数比为1∶20的小型隔离变压器，选用电压300V，电流2A的N沟型的VMOS上下场效应管，两管外封装底面分别装有较小的散热器，选用电压300V，电流10A的NPN型高压三极管和PNP型高压三极管，两管外封装底面分别装有较大的散热器，选用电压3.5V的上下稳压二极管，选用阻值20K，功率2W的上下偏置电阻，选用阻值10Ω，功率2W的上下负反馈电阻，选用阻值10-30Ω，功率5W的上限流电阻，选用阻值10-30Ω，功率10W的下限流电阻，选用电压300V，电流10A的桥式整流器，输出电容和滤波电容，选用电压400V，容量100ηF的电解电容。

Claims (4)

1.一种电磁鞭炮，由径向永磁驱动架、定中活塞式音膜、气缸式音箱、高压大功率音频放大器、MP3播放器组成，其特征是：所述的径向永磁驱动架设有外导磁圈(1)，外导磁圈内圆装有磁极为径向的环形永磁体(2)，环形永磁体为整体的或者是由若干长方体组成的钕铁硼强磁体，外导磁圈内圆设有内导磁圈(3)，内导磁圈下端外圆设置有圆台，圆台外圆紧配安装在外导磁圈内圆下端，环形永磁体内圆与内导磁圈外圆之间形成强磁场气隙，内导磁圈下端内圆紧配安装圆型支架(4)，圆型支架设置有中心孔及4个扇形孔(5)，中心孔装有定中杆(6)，定中杆设置有上圆台和下圆台，上圆台上端设置有上螺栓(8)，下圆台下端设置有下螺栓，下螺栓穿过圆型支架中心孔后依次装有下焊接片(9)和紧固螺帽，定中杆上圆台上部依次装有绝缘片(10)和上焊接片(11)，所述的定中活塞式音膜设有音膜板(12)，音膜板为双面敷铜箔的印刷电路板制成的圆板，音膜板圆心孔装进定中杆上螺栓，音膜板圆心下端敷铜面与上焊接片(11)端面接触，音膜板圆心上端敷铜面装有铜垫片，铜垫片上端安装紧固螺帽，音膜板下端敷铜面与定中杆处于绝缘状态，音膜板外圆设有音圈骨架(13)，音膜板粘结在音圈骨架内圆上面，音圈骨架外圆下面平绕两层漆包线音圈(14)，音圈首尾端引线从音圈骨架外圆左右上端引出，音圈骨架上方设置有左、右穿线孔(15)，音圈左端引线穿过音圈骨架左穿线孔和音膜板左端小孔后焊接在音膜板上端敷铜面左端焊点(16)上，音圈右端引线穿过音圈骨架右穿线孔焊接在音膜板下端敷铜面右端焊点(17)上，所述的气缸式音箱(18)内圆与外导磁圈外圆紧配安装，音箱上端设有上盖(19)，上盖上端面设置有放音孔(20)，音箱右下端设有输入插座(21)，上、下焊接片上各焊接一根连接线，一根连接线经过上焊接片、定中杆和音膜板上敷铜面焊点连接到音圈左端引线，另一根连接线经过下焊接片、定中杆和音膜板下敷铜面焊点连接到音圈右端引线，两根连接线的另一端都连接在音箱输入插座的左端；

所述的高压大功率音频放大器包括塑料外壳(23)以及塑料外壳(23)内设置的电路板(24)，电路板正面为电子元件，反面为各电子元件连接的印刷电路，电路板左端装有功率输出线及第一插头(25)，电路板右端装有电源线及第二插头(26)，电路板上端设有供信号输入的第三插头(27)，所述的MP3播放器(28)的上端设有供信号输入的第四插头(29)，所述的MP3播放器(28)的下端设有信号输出插座(30)，所述的MP3播放器(28)的中间设有启动按钮(31)，MP3播放器(28)的信号输出端插座(30)与音频放大器的供信号输入的第三插头(27)连接。

2.根椐权利要求1所述的电磁鞭炮，其特征是：所述的定中活塞式音膜的音膜板圆心定位后，音圈稳定悬浮在磁场气隙中，音圈的高度小于环形永磁体的高度同时位于永磁体高度的中部，音圈与内导磁圈外圆和环形永磁体内圆之间是松配合安装，音圈的阻抗为20-100Ω，输入功率为100-500W。

3.根椐权利要求2所述的电磁鞭炮，其特征是：所述的高压大功率音频放大器的信号输入插头线两端与隔离变压器(32)初级线圈连接，隔离变压器次级上边线圈上端连接上场效应管(33)栅极且其上边线圈下端连接上偏置电阻(34)下端和上稳压二极管(35)正极，上偏置电阻上端连接上场效应管漏极，上场效应管源极连接上负反馈电阻(36)上端，上负反馈电阻下端连接下场效应管(37)漏极和下稳压二极管(38)负极，隔离变压器次级下边线圈下端连接下场效应管栅极，下边线圈上端连接下偏置电阻(39)左端和下稳压二极管正极，下偏置电阻右端连接下场效应管漏极，下场效应管源极连接下负反馈电阻(40)上端，下负反馈电阻下端连接下稳压二极管负极，上场效应管漏极连接上限流电阻(41)，NPN型高压三极管(42)的集电极连接下限流电阻(43)，NPN型高压三极管的发射极连接PNP型高压三极管(44)的发射极和输出电容(45)正极，NPN型高压三极管的基极和PNP型高压三极管的基极连接在下偏置电阻左端，PNP型高压三极管的集电极连接在上负反馈电阻下端，功率输出插头线两端分别与输出电容右端和PNP型高压三极管的集电极连接，输出插头线的插头与气缸式音箱的输入插座连接，上限流电阻的右端连接滤波电容(46)正极和桥式整流器(47)正极，下限流电阻的右端连接滤波电容(46)正极和桥式整流器(47)正极，桥式整流器负极连接滤波电容负极和PNP型高压三极管的集电极，桥式整流器的交流输入端连接电源插头，电源插头连接交流220V电源。

4.根椐权利要求3所述的电磁鞭炮，其特征是：高压大功率音频放大器中电路板的小型隔离变压器的匝数比为1∶20，采用电压300V、电流2A的N沟道的VMOS上、下场效应管，两管外封装底面分别装有较小的散热器，采用电压300V、电流10A的NPN型高压三极管和PNP型高压三极管，两管外封装底面分别装有较大的散热器，采用电压3.5V的上、下稳压二极管，采用阻值20KΩ、功率2W的上、下偏置电阻，采用阻值10Ω、功率2W的上、下负反馈电阻，采用阻值10-30Ω、功率5W的上限流电阻，采用阻值10-30Ω、功率10W的下限流电阻，采用电压300V、电流10A的桥式整流器、输出电容和滤波电容，采用电压400V、容量100μF的电解电容。