CN103578459A - 机动车船用电子喇叭 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车船用电子喇叭，所述机动车船用电子喇叭包括：升压电路，用于对输入的电压进行升压处理，产生升压后的驱动电压；压电感应单元，用于接收所述升压电路产生的驱动电压驱动喇叭单元的振动膜片振动发声，并产生具有振荡频率的感应电压；反馈电路，用于接收所述感应电压，并根据所述感应电压建立振荡通断，控制所述升压电路的工作状态；喇叭单元，用于在所述压电感应单元受到所述驱动电压驱动下，与压电感应单元一起振动发声；其中，在工作时，所述反馈电路在所述感应电压的控制下按振荡频率通断，所述升压电路产生具有振荡频率的驱动电压。本发明提供的机动车船用电子喇叭，其电声转换效率高，提高能源利用率，有利于节能环保。

Description

机动车船用电子喇叭

技术领域

本发明涉及一种电声装置，尤其涉及一种机动车船用电子喇叭。

背景技术

喇叭是能将电信号转换成声信号并传播到空气中的电声换能器。自从1886年汽车诞生以来，汽车喇叭已成为汽车上必须安装的零部件之一。在汽车的行驶过程中，驾驶员根据需要和规定发出必需的音响信号，警告行人和引起其他车辆注意，以保证交通安全。

随着汽车技术的发展，汽车上很多零部件都朝着电子化的方向发展，汽车喇叭也进行了多种改进，经历了手动、气动、电动、电子等一代代的进步。除气动喇叭外，无论是有触点的电动机械喇叭，还是无触点的电子喇叭，这些用电控制的汽车喇叭的发声原理均未脱离电磁式的发声原理，通过电磁铁驱动一动铁心（或称作衔铁）带动膜片不断振动，从而推动空气发声或撞击发声。然而，这种电磁式的发声系统通常电声转换效能不高，导致能量利用率低，不利于节能环保，而且电磁式喇叭往往结构复杂，还容易产生电磁干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种机动车船用电子喇叭，其电声转换效率高，提高能源利用率，有利于节能环保，同时符合机动车船的技术标准和使用要求，可适用于各类机动车船。

为实现上述目的，本发明提供了一种机动车船用电子喇叭，所述机动车船用电子喇叭包括：

升压电路，用于对输入的电压进行升压处理，产生升压后的驱动电压；

压电感应单元，用于接收所述升压电路产生的所述驱动电压驱动喇叭单元的振动膜片振动发声，并产生具有振荡频率的感应电压；

反馈电路，用于接收所述感应电压，并根据所述感应电压建立振荡通断，控制所述升压电路的工作状态；

喇叭单元，用于在所述压电感应单元受到所述驱动电压驱动下，与所述压电感应单元一起振动发声；

其中，在工作时，所述反馈电路在所述感应电压的控制下按振荡频率通断，所述升压电路产生具有振荡频率的驱动电压。

本发明提供的机动车船用电子喇叭，采用压电片的发声技术，电声转换效率高，有利于节能环保，利用压电片设计而成的电子喇叭结构简单，不易受电磁干扰，通过升压电路提高压电片的驱动电压，同时，采用声谐振腔对声音进行聚焦放大，能够符合机动车船技术标准，达到机动车船使用的要求，适用于各类机动车船。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的机动车船用电子喇叭的原理框图；

图2为本发明实施例二提供的机动车船用电子喇叭的电路原理图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例一

图1是本实施例提供的机动车船用电子喇叭的原理框图，如图1所示，本实施例的机动车船用电子喇叭包括驱动装置1和喇叭单元2。

其中，驱动装置1包括升压电路11、压电感应单元12、反馈电路13。

升压电路11用于对输入的电压进行升压处理后，产生升压后的驱动电压。升压电路11的输入端的一端与输入电源相连接，另一端连接至反馈电路13，由此升压电路11的工作状态受反馈电路13控制，升压电路11的输出端和压电感应单元12相连接，将升压后的驱动电压提供给压电感应单元12，为压电感应单元12提供足够功率的驱动电压。优选地，升压电路11可以采用升压变压器，当然也可以采用其他的升压电路。

压电感应单元12用于接收升压电路11产生的所述驱动电压驱动喇叭单元2的振动膜片振动发声，并产生具有振荡频率的感应电压输出至反馈电路13。压电感应单元12与喇叭单元2的振动膜片连接在一起。压电感应单元12的正负两极分别连接升压电路11的两端，接收升压电路11的驱动电压并带动喇叭单元2的振动膜片振动发声。优选地，压电感应单元12采用三极自激式压电片。

当给压电感应单元12的压电片施加激励电场时，根据压电晶体的逆压电效应，压电片会产生形变，而压电片与喇叭单元的振动膜片连接在一起，当压电片伸展或收缩时，振动膜片会相应地向上或向下弯曲，通过压电片的往复运动带动振动膜片不断振动，从而推动空气，发出音响。这种利用压电材料的逆压电效应而发声工作的喇叭等发声器，通常具有结构简单、性能稳定可靠、转换效率高和功耗低等的优点。

反馈电路13用于接收所述感应电压，并根据所述感应电压建立振荡通断，控制升压电路11的工作状态。反馈电路13包括分压单元131和功率放大单元132。其中，分压单元131接收压电感应单元12的感应信号，分压后传递至功率放大单元132。功率放大单元132在接收到分压单元131分压后的感应信号后，建立随着所述感应信号的变化而导通或截止的振荡导通，用以控制升压电路11的工作状态，使得输入电源经过升压电路11升压后，产生振荡的驱动电压，驱动压电感应单元12振动发声。

喇叭单元2用于在压电感应单元12受到所述驱动电压驱动下，与压电感应单元12一起振动发声。喇叭单元2的振动膜片与驱动装置1的压电感应单元12连接在一起。驱动装置1通过升压电路11升压后产生驱动电压加载到压电感应单元12上，压电感应单元12根据逆压电效应，在有电压加载时发生形变振动，形变的位移量与加载的电压信号的幅度成正比，同时压电感应单元12由于发生了形变会产生感应电压由感应端输出。由于压电片往复的形变，会产生具有振荡频率的感应电压，这样在工作时，反馈电路13在所述感应电压的控制下按振荡频率通断，即，使得功率放大单元132振荡导通，用以控制升压电路11的工作状态，升压电路11升压后产生具有振荡频率的驱动电压，驱动压电感应单元12的往复振动带动喇叭单元2的振动膜片发声。

值得一提的是，所述压电感应单元和喇叭单元优选地采用一体设计的方式，即采用压电式喇叭。下面通过实施例二对采用压电式喇叭的机动车船用电子喇叭进行详细说明。

实施例二

图2是本实施例提供的机动车船用电子喇叭的电路原理图，如图2所示，本实施例提供的机动车船用电子喇叭包括升压电路21、压电式喇叭22、反馈电路23、极性保护电路24、滤波电路25、稳压电路26、谐振电路27和过压保护电路28。

升压电路21用于对输入的电压进行升压处理后，产生升压后的驱动电压。升压电路21包括升压变压器L1，升压变压器L1的初级线圈的一端与输入电压相连接，升压变压器L1的初级线圈的另一端连接到反馈电路的输出，由此升压电路的工作状态被反馈电路控制；升压变压器L1的次级线圈输出至压电式喇叭的压电片JT的两极。升压变压器L1可以采用自耦升压变压器，或者，也可以采用其他类型的变压器。如图中所示，反馈电路的输出与升压变压器L1的初次级线圈的负极端相连接，本领域的普通技术人员应当理解，反馈电路的输出也可以采用类似的方式与初次级线圈的负极端相连接，通过反馈电路的通断状态，控制升压电路的工作状态。

压电式喇叭22用于接收升压电路21产生的所述驱动电压驱动进行振动发声，并产生具有振荡频率的感应电压输出至反馈电路23。压电式喇叭22包括压电片JT、振动膜片和声谐振腔，压电片JT与振动膜片制作在一起，所述声谐振腔对压电片JT和振动膜片所发出的声音进行聚焦放大。压电片JT采用三极自激式压电片，压电片JT的正负两极与升压变压器L1的次级线圈相连接，压电片JT的感应端连接至反馈电路。所述声谐振腔可以采用蜗牛谐振腔或者号筒式谐振腔，可以对振动发声进行聚声，达到集中发声的效果，以符合机动车船技术标准，满足机动车船的使用要求。

反馈电路23用于接收所述感应电压，并根据所述感应电压建立振荡通断，控制升压电路21的工作状态。反馈电路23具体包括分压单元231和功率放大单元232。分压单元231包括分压电阻R1和分压电阻R2，接收从压电片JT的感应端产生的感应电压，将所述感应电压分压后连接至功率放大单元。

功率放大单元232具体为场效应管T1，当然也可以采用晶体管，经过分压单元分压后的感应电压加在场效应管T1的栅极，场效应管T1的源极接地，场效应管T1的漏极接到升压变压器L1的初级线圈的一端，由于受到感应电压的作用，使得场效应管T1处于振荡通断的状态，从而控制升压电路21的工作状态，使得输入电源经过升压电路21升压后，产生振荡的驱动电压，驱动压电片JT振动，使压电式喇叭22发声。

极性保护电路24包括二极管D1，二极管D1正向串联接于输入电源VCC，可防止电源反接对电路的损坏，避免喇叭烧坏。

滤波电路25包括滤波电容C3，滤波电容C3并联连接于输入电源VCC，连接于二极管D1之后，用以减少电源的噪声信号。

稳压电路26包括限流电阻R4和稳压二极管DW1，限流电阻R4和稳压二极管DW1串联连接，限流电阻R4连接于经过二极管D1之后的输入电源VCC。稳压电路中稳压二极管DW1提供的稳压电压经过分压电阻R3后连接至场效应管T1的栅极，为场效应管T1提供一个栅极偏压。

谐振电路27包括谐振电容C1，谐振电容C1与压电感应单元并联连接，同时也并联连接于升压变压器L1次级线圈的两端，谐振电路27的谐振频率和所述压电感应单元的振荡频率相当，实现更好的谐振效果。

过压保护电路28用于吸收电路在大电流激励下产生的正反向过电压，保护功率放大单元232。过压保护电路28包括二极管D2和电容C2，二极管D2和电容C2分别并联连接于功率放大单元的两端，二极管D2反向接于场效应管T1的源极和漏极之间，二极管D2用于吸收反向过电压，电容C2用于吸收正向过电压。其中，电容C2还用于启动电路的振荡，在初始上电的瞬间，电流经升压变压器L1的初级线圈和电容C2瞬间通过，升压变压器L1次级线圈输出电压驱动压电式喇叭的压电片JT开始工作。

本发明提供的机动车船用电子喇叭是一个自激振荡的压电发声系统，包括升压电路21、压电式喇叭22、反馈电路23构成压电片自激振荡电路。在建立自激振荡前，电源经过由二极管D1构成的防极性反接电路接入，经过包括限流电阻R4和稳压二极管DW1的稳压电路后，经分压电阻R3为场效应管T1提供一个栅极偏压（静态工作电压），但此时场效应管T1仍处于截止状态。

其建立自激振荡的工作原理是：初始上电时，电流经升压变压器L1的初级线圈和电容C2瞬间通过，升压变压器L1次级线圈感应到初级线圈的电流变化，产生电压，经升压变压器L1的次级线圈加在压电片JT的两端上，压电片JT由于逆压电效应产生形变，在压电片JT的感应端会有一个感应电压产生，经分压电阻R1和分压电阻R2分压后，连接至场效应管T1的栅极上，场效应管T1开始工作，处于导通状态，升压变压器L1初级线圈通过电流，经过升压变压器L1次级线圈感应升压后驱动压电片JT振动发声。随着压电片JT形变的往复变化，压电片JT产生振荡的感应电压经分压后加载至场效应管T1的栅极，使得场效应管T1建立振荡通断，即，使得升压变压器L1的初级线圈的负极对地建立振荡导通，从而控制升压变压器L1的工作状态，形成自激振荡。这样，由于压电片JT往复运动就可产生和喇叭整个声学特征一致的发音频率。

对于压电式喇叭来说，压电片和喇叭的振动膜片是一体的，因此压电片和喇叭的振动膜片的整体固有谐振点是制造压电片时决定的。尽管由于每只喇叭的声音谐振腔在制造中微细差异导致每只喇叭有所不同，但由于压电片是自激振荡，压电片可自动在一定范围内进行调节，在形成自激振荡后，通过压电片的往复运动的频率来调整电路的振荡频率，使得电路的振荡频率和喇叭振动膜片的谐振频率相当，保持高的电声转换效率。

本发明提供的机动车船用电子喇叭，采用压电片发音原理驱动电子喇叭发音，其电声转换效率高，具有节能环保的优点，是新一代的绿色环保型机动车船用电子喇叭。通过升压电路为压电片提供较高的驱动电压，满足压电式喇叭驱动电压的要求，同时采用声谐振腔对声音进行聚焦放大，使得电子喇叭可以达到符合机动车船技术标准的、满足机动车船使用的要求。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述机动车船用电子喇叭包括：

升压电路，用于对输入的电压进行升压处理，产生升压后的驱动电压；

压电感应单元，用于接收所述升压电路产生的所述驱动电压驱动喇叭单元的振动膜片振动发声，并产生具有振荡频率的感应电压；

反馈电路，用于接收所述感应电压，并根据所述感应电压建立振荡通断，控制所述升压电路的工作状态；

喇叭单元，用于在所述压电感应单元受到所述驱动电压驱动下，与所述压电感应单元一起振动发声；

其中，在工作时，所述反馈电路在所述感应电压的控制下按振荡频率通断，所述升压电路产生具有振荡频率的驱动电压。

2.根据权利要求1所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述升压电路包括升压变压器；

所述升压变压器的初级线圈的一端与所述输入电压相连接，所述初级线圈的另一端连接到所述反馈电路的输出，由此所述升压电路的工作状态被所述反馈电路控制；所述升压变压器的次级线圈输出至所述压电感应单元。

3.根据权利要求1所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述机动车船用电子喇叭还包括：

谐振电路，与所述压电感应单元并联连接，所述谐振电路的谐振频率和所述压电感应单元的振荡频率相当。

4.根据权利要求1所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述压电感应单元包括三极自激式压电片，所述压电片与所述喇叭单元的振动膜片相连接。

5.根据权利要求1所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述压电感应单元与喇叭单元具体为一体设计的压电式喇叭，所述压电式喇叭包括压电片、振动膜片和声谐振腔，所述压电片与所述振动膜片制作在一起，所述声谐振腔对所述压电片和振动膜片所发出的声音进行聚焦放大。

6.根据权利要求5所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述声谐振腔具体为蜗牛谐振腔或者号筒式谐振腔。

7.根据权利要求1所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述反馈电路包括分压单元和功率放大单元，所述反馈电路接收的感应电压经过分压单元分压后传递给所述功率放大单元。

8.根据权利要求7所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述功率放大单元包括晶体管或场效应管。

9.根据权利要求7所述的机动车船用电子喇叭，其特征在于，所述机动车船用电子喇叭还包括：

过压保护电路，用于吸收电路在大电流激励下产生的正反向过电压，保护所述功率放大单元。

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