CN106232426A - 电子非接触式喇叭和声音装置 - Google Patents

Abstract

公开了涉及诸如喇叭的非接触式声音装置的设备，其可以被配置为使用可更换的或可互换的电子集成电路(“IC”)模块来输出不同的和/或多个音阶。电子IC模块可以包括经由一个或多个继电器电连接到至少一个信号发生器的一个或多个定序器，该至少一个信号发生器电连接至输出驱动器。每个信号发生器被配置为生成至少一个频率信号，以及可选地多个频率信号。电子IC模块可以物理地附接到位于非接触式喇叭主体的外部上的IC连接接口。IC连接接口将电子IC模块电连接到电磁体，该电磁体驱动非接触式喇叭的膜片以产生所选择的预配置频率声音。

Description

电子非接触式喇叭和声音装置

技术领域

根据示例性实施例的装置涉及非接触式声音装置，例如喇叭，其可以被配置为使用可更换的或可互换的电子集成电路(“IC”)模块来输出不同的和/或多个音阶。特别地，示例性实施例涉及更节能和更持久的声音装置，其利用与可更换或可互换的电子IC模块结合的非接触式喇叭或声音装置来产生声音。

背景技术

相关技术的装置包括通常但不总是由钨制成的金属接触件，金属接触件通过电磁体被磁性操作，以使喇叭的膜片移动，从而以单音阶来产生声音。通过改变接触件和膜片之间的距离，可以操纵喇叭以输出不同的音阶。然而，为了改变接触件和膜片之间的距离并且因此实现这些不同的音阶，必须改变喇叭的物理结构，这是耗时的、劳动密集的和昂贵的操作。

此外，在相关技术中，由于相关技术的喇叭设计所需的金属接触件的额外重量，由声音装置使用的接触件需要相对大量的能量来移动膜片。在喇叭或声音装置中使用金属接触件也可能在接触件周围引起火花，当在某些环境中使用喇叭时，这增加了火灾风险，因此使得这些相关技术的装置不适合在高度易燃的环境中使用，例如采矿操作。相关技术的喇叭和声音装置中固有的火灾风险还将可用于构造喇叭的材料的类型限制为不可燃的材料，因此妨碍了在喇叭设计中使用一些轻质和/或较便宜的替代材料。

在相关技术的喇叭装置中使用的金属接触件还经常磨损或腐蚀，从而迫使用户更换接触件，或者在大多数情况下，更换整个喇叭。

在某些应用中，例如在车辆喇叭中，需要可以产生多个音阶的喇叭。目前，车辆制造商使用多个喇叭(通常一个低音喇叭和一个高音喇叭)来克服该限制。然而，使用多个喇叭增加了车辆的重量，这不利地影响了车辆的燃料效率并且增加车辆的能量使用。事实上，现有的车辆喇叭消耗大量的能量，使得它们不适合用于电动和混合动力车辆。

发明内容

根据一个或多个示例性实施例的一个方面，提供了包括可更换或可互换的电子IC模块的非接触式喇叭和声音装置，其通过消除现有技术设计所需的金属接触件相对于相关技术的喇叭和声音装置提供了更高的能量效率。

根据一个或多个示例性实施例的另一方面，提供了具有可更换或可互换的电子IC模块的非接触式喇叭和声音装置，与现有技术的喇叭和声音装置相比，通过消除现有技术设计所需的金属接触件具有更长的期望的使用期限。

根据一个或多个示例性实施例的另一方面，提供了可更换的或可互换的IC模块，其允许单个非接触式喇叭和声音装置产生多个频率音调。

根据一个或多个示例性实施例的另一方面，提供了可更换的或可互换的IC模块，其允许更快且更容易地改变由非接触式喇叭和声音装置产生的音调。

根据一个或多个示例性实施例的另一方面，提供了可用于高度易燃环境中的非接触式喇叭和声音装置。

根据一个或多个示例性实施例的另一方面，提供了可由较轻重量的材料构造的非接触式喇叭和声音装置。

根据一个或多个示例性实施例的另一方面，提供了可以由较便宜的材料构造的非接触式喇叭和声音装置。

根据一个或多个示例性实施例的另一方面，提供了更节能并且更适合用于混合动力和电动车辆的非接触式喇叭和声音装置。

根据一个或多个示例性实施例的一个方面，提供了非接触式喇叭，其可以被配置为使用可更换的或可互换的电子IC模块以不同的音程输出不同的和/或多个音阶。电子IC模块可以包括经由一个或多个继电器电连接到至少一个信号发生器的一个或多个定序器，所述至少一个信号发生器电连接至输出驱动器。如果存在，则一个或多个定序器可以用于选择至少一个信号发生器。每个信号发生器被配置为生成至少一个频率信号，以及可选地多个频率信号。信号发生器的输出电连接至输出驱动器，输出驱动器放大从信号发生器接收的信号。电子IC模块可以物理地附接至位于非接触式喇叭主体的外部上的IC连接接口。IC连接接口将电子IC模块电连接至电磁体，该电磁体驱动非接触式喇叭的膜片以产生所选择的预配置频率声音。

附图说明

图1是示出根据示例性实施例的用于非接触式喇叭和声音装置的电子电路的电路图。

图2是示出根据示例性实施例的具有附接的电子集成电路模块的非接触式喇叭和声音装置的示图。

图3是示出根据示例性实施例的非接触式喇叭和声音装置的膜片部分的侧视图和仰视图的示图。

图4是示出根据示例性实施例的与基于从车辆系统接收的输入生成多个音调的车辆系统交互的非接触式喇叭和声音装置的示图。

图5是示出根据示例性实施例的可与周围车辆通信的非接触式喇叭和声音装置的示图。

图6是示出根据示例性实施例的用于非接触式喇叭和声音装置的电子电路的电路图。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中示出的以下示例性实施例，其中相同的附图标号在全文中表示相同的元件。示例性实施例可以以多种形式呈现，而不限于本文阐述的示例性实施例。为了清楚起见，省略了对公知部件的描述。

图1是根据示例性实施例的用于非接触式喇叭和声音装置的电子电路的电路图。参考图1，根据示例性实施例的非接触式喇叭和声音装置可以包括定序器100、继电器180、信号发生器200、输出驱动器300、以及非接触式喇叭和壳体400。

定序器100负责通过使用继电器180来选择由信号发生器200输出的声音的频率以及声音信号的音程。定序器100可以包括定时器IC芯片110，诸如德州仪器的LM555定时器IC芯片，该定时器IC芯片110被配置为输出驱动在两个状态之间的继电器的信号波形。可选地，定序器可使用晶体管或其它合适的电路或电子装置代替LM555定时器IC芯片。

定时器IC芯片110的控制电压引脚(8)和复位引脚(4)可以连接到范围从5V到15VDC的电压源。可调电阻器120可以连线至电压源并且控制定时器IC芯片110的电压引脚(8)、复位引脚(4)、阈值引脚(6)和放电引脚(7)，并且还可以连线至电解电容器130。开关150可以连接到定时器IC芯片110的触发引脚(2)。定时器IC芯片110的输出引脚(3)可以连接到正向偏置二极管160。二极管160可以连接到反向偏置二极管170，并且还可以连接到继电器180。然后可以将电解电容器130、140，定时器IC芯片110的接地引脚(1)，开关150和二极管170连线接地。

定时器IC 110的输出信号可以用于选择继电器180的位置，从而选择由信号发生器200产生的频率。信号发生器200可以包括两个定时器IC芯片210和220，每个定时器IC芯片可以被配置为通过调节可调电阻器230、240、260和270的电阻值以及调节电解电容器250和280的电容值来产生设定频率信号。可以产生的一些示例性频率，包括250Hz、300Hz和435Hz，然而，定时器IC芯片可以被配置为产生在特定应用中可能期望的任何频率。定时器IC芯片210和220可以是上述的555定时器IC芯片或任何其它合适的定时器IC芯片。

继电器180的输出可以连接到定时器IC芯片210和220的控制电压引脚(8)和复位引脚(4)，并且还可以分别连接到可调电阻器230和260。可调电阻器230和260可以分别连接到定时器IC芯片210和220的放电引脚(7)，并且还可以分别连接到可调电阻器240和270。可调电阻器240和270可以分别连接到定时器IC芯片210和220的阈值引脚(6)和触发引脚(2)，并且还可以分别连接到电解电容器250和280。定时器IC芯片210和220的接地引脚(1)和电解电容器250和280可以连线接地。定时器IC芯片210和220的输出引脚(3)可以分别连接到正向偏置二极管290和291，并且可以向这些二极管输出预配置的频率和间隔的信号。

二极管290和291可以连接到输出驱动器300。输出驱动器300可以用于放大由信号发生器200的电路输出的信号。输出驱动器300可以包括电阻器310，电阻器310可以连接到NPN晶体管320的基极。NPN晶体管的发射极可以连接到地，并且二极管330也可以连接到地。NPN晶体管320的集电极可以连接到反向偏置二极管330，并且还可以连接到非接触式喇叭和壳体400或其它电路以提供期望的信号输出。

图2是示出根据示例性实施例的具有附接的电子集成电路模块的非接触式喇叭和声音装置的示图。现在参考图2，非接触式喇叭和壳体400可以包括电磁体410，其可以磁性地操作(即，排斥和吸引)固定到非接触式喇叭的底部膜片430的金属板490，以根据由信号发生器200产生的选择的频率来生成音调。电磁体410可以包括线圈，优选地是围绕金属(例如，钢、铁或其他可磁化金属)螺栓缠绕的20规格(gauge)或更高(即，较小直径)的铜线圈。然而，铜线圈的规格可以根据诸如功率、重量等的多种因素而更高或更低。输出驱动器300的输出端经由IC连接接口450电连接到电磁体410，IC连接接口450优选地位于基部440的外部上。基部440可以使用轻质塑料、轻质金属或另外合适的材料来构造。顶部膜片420和底部膜片430可以使用螺栓460和垫圈470和480固定在一起，然后底部膜片430可以沿着基部440的边缘固定到基部440，从而允许膜片420和430的中心部分的自由移动，以便产生预配置的频率的声音。

根据示例性实施例，信号发生器200可以用于通过改变为生成不同音调产生的不同频率处的间隔来同时产生多个音阶、音调或音符。例如，电磁体410可以从操作在每毫秒300Hz切换到500Hz，以便从单个装置产生低音调和高音调。相对于使用两个单独的喇叭以产生两种不同音调的相关技术的喇叭，这提供了优势。

图3是示出根据示例性实施例的非接触式喇叭和声音装置的膜片部分的侧视图和仰视图的示图。现在参考图3，在电磁体410和金属板480之间可以存在分离。该分离或“空气间隙”优选地包括0.05至0.25英寸之间的距离，公差为+/-0.05英寸。然而，这种分离或“空气间隙”可以基于期望的应用所需来调节。

此外，本领域技术人员将认识到，通过将附加的信号发生器200和附加的定序器100添加到电子IC模块并根据本发明的教导来配置它们，可以改变非接触式喇叭设备以播放附加的频率音调。

图4是示出根据示例性实施例的与基于从车辆系统接收的输入生成多个音调的车辆系统交互的非接触式喇叭和声音装置的示图。参照图4，声音装置500可以与车辆的母板510或其它类似部件接口，所述母板510或其它类似部件从多种车辆触发器、开关和指示车辆状态的外部传感器520接收数据信号，例如但不限于在日产(Nissan)车上发现的智能配电模块(IPDM)。基于从车辆母板510接收的数据，声音装置500可以产生不同的音调、音阶、频率、声音和/或声音间隔。例如，多种传感器520中的一个或多个可以将指示车辆速度的信号515发送到车辆的母板510，母板510包括一个或多个车辆中央处理单元(CPU)511。车辆CPU 511可以将信号505发送到声音装置500，声音装置500用于控制信号发生器200的输出，以输出特定音调、音阶、频率、声音或声音间隔，如上所述。数据信号505或515可以由声音装置500的接收器501接收，并且作为输入提供给CPU 502以控制声音装置500的机械部件503以产生特定声音。声音装置500还可包括发送器504，其向车辆CPU 511或多种传感器520提供反馈，指示声音装置的状态及其已产生的音阶、音调、频率或声音。

示例性实施例的非接触式喇叭和声音装置可以基于从多种传感器520提供的各个输入来改变所产生的音阶、频率或音调。例如，相比于如果车辆缓慢移动或停止，如果车辆以高速率移动，声音装置400可以产生较大的(也就是，较高幅度)声音。声音装置500还可以响应于车辆的防盗报警已经被触发或者预示驾驶员已经锁定或解锁车辆的信号而产生不同的声音。示例性实施例的声音装置500还可以根据警报是如何触发的而产生多个警报声音。例如，如果在车辆不运动时偶然地且无意地碰撞车辆，则与由某人或某物砸车辆的挡风玻璃或窗户触发的警报相比，声音装置500可以产生更柔和的音调或更延迟的声音间隔。由声音装置400产生的音阶、频率、音调和声音可以针对每个车辆制造商和/或型号来定制。

发送器504还可以用于向驾驶员通知与车辆有关的多种状况。例如，当触发车辆警报时，除了根据触发的警报的类型产生特定声音之外，声音装置400可以使得发送器504通知驾驶员警报已经被触发。例如，发送器504可以通过文本消息、电子邮件或其他电子通知方式来将该警报通知驾驶员。

此外，许多车辆包括接近传感器，其检测驾驶员何时在车辆的特定距离范围内，例如，当驾驶员靠近时解锁车门。声音装置500可以接收来自这些接近传感器的信号，以在驾驶员离开车辆一定距离时提醒驾驶员车门未锁。可以根据驾驶员与车辆的距离来配置声音的音阶、音调、频率和音量。

取决于根据示例性实施例的多种其他传感器520，声音装置500可以生成多种声音。例如，许多车辆包括检测与其他车辆的接近度以向驾驶员警告潜在影响(例如，警告驾驶员试图改变驾驶员盲区中的其他车辆的车道)的传感器。根据示例性实施例，这样的传感器520可以向声音装置500发送指示对象的接近度以及对象的大小或类型的信号，基于那种信号，信号发生器200将使得声音装置500产生适当的声音。例如，盲区中车辆的声音装置500可以响应于指示转换车道的车辆接近车辆的指定距离内的信号而产生声音。作为另一示例，如果检测到行人，则声音装置500可以生成柔和的声音以警告行人。如果检测到快速移动的车辆，则声音装置500可产生较大的声音以警告快速移动的车辆的驾驶员。如果检测到动物(例如鹿)，则声音装置500可产生具有将阻止动物并可能避免撞击的频率的声音。

根据示例性实施例，声音装置500可以无线地连接到车辆CPU 511或车辆传感器520。本领域技术人员将理解，许多无线技术(例如，蓝牙)可以用于实现这些装置之间的无线通信。使用这些装置之间的无线连接将消除对布线材料和开关的需要，降低成本和重量并简化制造。

根据示例性实施例，车辆传感器520或发送器504还可以发送由特定半径内的周围车辆的声音装置接收的无线信号。周围车辆中的声音装置可以产生具有取决于从车辆传感器520接收的信号的类型的音阶、频率、音调和/或音量的声音。例如，与发送无线信号的传感器520的车辆更接近的车辆的声音装置，比更远离的车辆的声音装置可以产生更大的声音。另外，所产生的声音的频率或音调可以取决于信号起源于的车辆的类型。例如，与位于较小的汽车上的车辆传感器520相比，位于卡车上的车辆传感器520可以使得在周围车辆中产生更尖和/或更大的声音。由周围车辆的声音装置产生的声音可以例如通过周围车辆的扬声器系统或者周围车辆的外部设备(例如，周围车辆的喇叭)在周围车辆内产生。通过在周围车辆中产生声音，背景干扰和噪声不太可能防止周围驾驶员被警告潜在的危险。

图5是示出根据示例性实施例的可与周围车辆通信以使周围车辆中的喇叭或音频系统产生声音的非接触式喇叭和声音装置的示图。参考图5，在步骤601中，驾驶员激活示例性实施例的非接触式喇叭触发器，其可以位于车辆方向盘或其他位置。在步骤602a中，可以将指示喇叭触发器已经被激活的信号无线地或经由有线连接发送到车辆CPU或控制器区域网(CAN)总线。在步骤602b中，可以将指示喇叭触发器已经被激活的信号直接发送到非接触式喇叭。在步骤603中，车辆CPU或CAN总线可以向非接触式喇叭发送信号以指示车辆的一个或多个当前操作状态。例如但不限于，车辆CPU或CAN总线可以发送指示车辆速度、时刻、车辆位置等的信号。在步骤604中，非接触式喇叭可以处理在步骤603中接收的信号，以确定对应于所接收的信号的适当输出。在步骤605中，非接触式喇叭可以向车辆CPU、CAN总线或车辆到车辆通信系统发送信号以指示用于周围车辆中的喇叭或音频系统的操作指令。在步骤606中，车辆到车辆通信系统可以向位于车辆的指定半径内的车辆发送操作指令。在步骤607中，周围车辆的CPU、CAN总线或车辆到车辆通信系统可以将接收到的操作指令发送到周围车辆的相应的非接触式喇叭。在步骤608中，周围车辆的非接触式喇叭可以处理所接收的操作指令以确定适当的输出。在步骤609中，周围车辆的非接触式喇叭可以将适当的操作指令发送到它们各自的CPU或CAN总线。在步骤610中，周围车辆的CPU或CAN总线可以将操作信号发送到内部声音装置或音频系统，以根据操作信号来产生声音。

图6是示出根据示例性实施例的用于非接触式喇叭和声音装置的电子电路的电路图。图6中所示的示例性实施例可以包括功率输入级701、电压调节器702、微处理器703、电阻器704和705、晶体管706和输出级707。参考图6，在功率输入级701处将功率输入到非接触式喇叭电路。输入功率作为输入在电压调节器702处被接收，电压调节器702将输入功率的电压电平改变为用于微处理器703的适当电压。电压调节器702输出改变的电压到微处理器703的输入引脚。也连接到微处理器703的同一输入引脚的是电阻器704，其也与电压调节器702并联。由微处理器703输出的信号的频率由电阻器704的电阻值来控制。电阻器705与电阻器704并联连接，并且电阻器705的电阻值控制由微处理器703输出的信号的占空比。根据电阻器704和705的电阻值，微处理器输出具有特定的频率和占空比的信号。微处理器703的输出信号被接收作为晶体管706的输入。根据图6的示例性实施例，晶体管706可以是MOSFET晶体管。晶体管706控制来自于微处理器703的信号输出，并将输出信号提供给输出级706，输出级706基于接收的输出信号通过汽车喇叭产生声音。

虽然已经示出并描述了本发明总体构思的一些示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明总体构思的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，其范围在所附权利要求及其等同中限定。

Claims (18)

1.一种电子非接触式喇叭和声音装置，包括：

可更换电子IC模块，其产生具有预配置频率和预配置间隔中的至少一个的电子信号；

输出驱动器，其放大所述电子信号；以及

电磁体，其基于所述电子信号操纵膜片；

其中，所述膜片不包含金属接触件；以及

其中，所述可更换电子IC模块从一个或多个车辆传感器接收输入信号并基于所述输入信号产生所述电子信号。

2.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中，所述可更换电子IC模块包括能够产生具有预配置频率和预配置间隔中的至少一个的信号的至少一个信号发生器。

3.根据权利要求2所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中，所述可更换电子IC模块还包括至少一个定序器，其能够选择由所述至少一个信号发生器输出的信号的频率。

4.根据权利要求3所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中，所述至少一个信号发生器中的每一个包括两个或更多个定时器芯片，每个定时器芯片被配置为产生设定频率信号。

5.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中，从一个或多个车辆传感器接收的所述输入信号指示包含车辆传感器的车辆的状态。

6.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中，所述可更换电子IC模块产生所述电子信号，以便基于所述输入信号改变由所述膜片产生的声音的音阶、频率、音调、音程和音量中的一个或多个。

7.根据权利要求6所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中，所述输入信号反映一个或多个警报状态；以及

其中所述可更换电子IC模块产生所述电子信号，以便使所述膜片针对所述一个或多个警报状态中的每一个产生声音。

8.根据权利要求7所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中对应于第一警报状态的第一声音具有与对应于第二警报状态的第二声音不同的音调、音阶、频率、音程或音量。

9.根据权利要求7所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中所述可更换电子IC模块向包含所述车辆传感器的车辆的驾驶员发送电子消息以通知驾驶员所述一个或多个警报状态。

10.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中所述可更换电子IC模块无线地接收来自于所述车辆传感器的所述输入信号。

11.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中所述可更换电子IC模块基于所述输入信号并基于包含所述车辆传感器的车辆的制造商和型号中的一个或多个来产生所述电子信号。

12.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中所述输入信号指示驾驶员距所述车辆传感器的距离。

13.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中所述输入信号指示包含所述车辆传感器的第一车辆与第二车辆之间的距离。

14.根据权利要求1所述的电子非接触式喇叭和声音装置，其中所述车辆传感器或所述可更换电子IC模块将所述输入信号发送到包含在一个或多个车辆中的一个或多个声音装置，所述一个或多个车辆位于包含所述车辆传感器的车辆的指定半径内；

其中所述输入信号使位于所述指定半径内的所述一个或多个车辆中包含的所述声音装置基于所述输入信号来产生声音。

15.一种用于控制电子非接触式喇叭和声音装置的可更换电子IC模块，所述可更换电子IC模块包括：

至少一个信号发生器，其能够产生具有预配置频率和预配置间隔中的至少一个的信号；

其中所述可更换电子IC模块从一个或多个车辆传感器接收输入信号，并基于所述输入信号产生信号。

16.根据权利要求15所述的可更换电子IC模块，其中所述可更换电子IC模块还包括至少一个定序器，其能够选择由所述至少一个信号发生器输出的信号的频率。

17.根据权利要求16所述的可更换电子IC模块，其中所述至少一个信号发生器中的每一个包括两个或更多个定时器芯片，每个定时器芯片被配置为产生设定频率信号。

18.根据权利要求15所述的可更换电子IC模块，其中所述可更换电子IC模块产生所述信号，以便基于所述输入信号改变由所述电子非接触式喇叭和声音装置的膜片产生的声音的音阶、频率、音调、音程和音量中的一个或多个。