CN106454571A - 一种旋转式耳机装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式耳机装置，所述耳机装置包括耳机插头、耳机座、耳机旋转识别装置和控制装置；所述耳机旋转识别装置与所述耳机座连接，用于当所述耳机插头插入所述耳机座并进行旋转时，采集所述耳机插头相对于所述耳机座的旋转数据；所述控制装置与所述耳机旋转识别装置连接，用于根据所述旋转数据对使用所述耳机装置的终端进行控制。本发明还提供一种旋转式耳机控制方法。本发明通过识别耳机旋转操作，对使用该耳机装置的终端进行控制，增强了终端可操作性和灵活性，拓展了终端智能化应用业务。

Description

一种旋转式耳机装置及控制方法

技术领域

本发明涉及音频设备领域，特别是涉及一种旋转式耳机装置及控制方法。

背景技术

随着便携终端设备的日益普及，智能化越来越受到终端用户的青睐。而耳机接口在长期的技术发展中一直维持相对保守的功能业务——音频、语音和FM的接收与播放，智能化程度不高。

现有的耳机装置一般包括发声单元、连接线、耳机插头和设置在终端上的耳机座，所述发声单元通过连接线与耳机插头连接，在使用时耳机插头插入耳机座。

其中现有的耳机插头为圆形全对称结构，其结构如图1所示，包括外环端1、中环端3和芯端2，外环端1对应耳机电势参考地，芯端2对应左声道，中环端3对应右声道。

发明人在实现本发明时发现，现有技术的耳机装置不具备识别旋转方向和旋转角度的能力，因而缺少了一种通过旋转进行终端智能化控制的方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋转式耳机装置及控制方法，用以解决现有技术的耳机装置不能通过旋转进行终端智能化控制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种旋转式耳机装置，所述耳机装置包括耳机插头、耳机座、耳机旋转识别装置和控制装置；

所述耳机旋转识别装置与所述耳机座连接，用于当所述耳机插头插入所述耳机座并进行旋转时，采集所述耳机插头相对于所述耳机座的旋转数据；

所述控制装置与所述耳机旋转识别装置连接，用于根据所述旋转数据对使用所述耳机装置的终端进行控制。

进一步，所述耳机座具有磁场腔体，所述耳机插头具有多边形导体；当所述耳机插头插入所述耳机座并进行旋转时，所述多边形导体切割所述磁场腔体内的磁力线，产生电动势。

进一步，所述耳机插头包括外环端、中环端和芯端，所述外环端为具有轴对称特性的多边形结构。

进一步，所述外环端设置有用于检测磁场的磁化薄膜。

进一步，所述磁场腔体包括电流绕线和电磁导体；所述电流绕线用于传输系统馈入的电流；所述电磁导体在所述电流绕线有电流存在的条件下，将电流转换为磁场。

进一步，所述磁场腔体还包括磁屏蔽腔体，所述磁屏蔽腔体用于阻止磁场泄露。

进一步，所述耳机旋转识别装置包括数据采集单元和信号处理单元；

所述数据采集单元用于在所述耳机装置的初始化和所述耳机插头旋转过程中中产生的电信号进行数据采集；

所述信号处理单元用于根据采集的数据，判断所述耳机插头旋转的方向和角度。

进一步，所述耳机旋转识别装置还包括耳机识别触发单元，所述耳机识别触发单元通过向所述磁场腔体供电，在所述耳机座内建立磁场。

进一步，所述数据采集单元包括分压放大电路、鉴幅鉴相器和ADC采样电路，所述鉴幅鉴相器分别与所述分压放大电路和ADC采样电路连接；所述分压放大电路用于检测耳机初次接入和旋转过程中产生的电压弱信号，并对所述电压弱信号进行放大，得到无失真的放大信号；所述鉴幅鉴相器用于对所述放大信号进行鉴幅和鉴相，得到幅相信息；所述ADC采样电路用于对所述鉴幅鉴相器输出的幅相信息进行数字化采样。

进一步，所述对终端进行控制包括调节音频音量。

本发明还提供一种旋转式耳机控制方法，所述方法包括以下步骤：

当耳机插头插入耳机座并进行旋转时，采集所述耳机插头相对于所述耳机座的旋转数据；

根据所述旋转数据对使用所述耳机装置的终端进行控制。

本发明有益效果如下：

本发明通过识别耳机旋转操作，对使用该耳机装置的终端进行控制，增强了终端可操作性和灵活性，拓展了终端智能化应用业务。

附图说明

图1是现有技术的耳机插头的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种旋转式耳机装置的结构示意图；

图3a是本发明实施例的一种耳机插头的主视图；

图3b是本发明实施例的耳机插头的后视图；

图3c是本发明实施例的耳机插头的第一侧视图；

图3d是本发明实施例的耳机插头的第二侧视图；

图3e是本发明实施例的耳机插头的第一剖视图；

图3f是本发明实施例的耳机插头的第二剖视图；

图4a是本发明实施例的一种耳机座的主视图；

图4b是本发明实施例的一种耳机座的仰视图；

图4c是本发明实施例的一种耳机座的侧视图；

图4d是本发明实施例的一种耳机座俯视图；

图5是本发明实施例的一种耳机座周边电子电路图；

图6是本发明实施例的一种旋转式耳机装置的电路逻辑示意图；

图7是本发明实施例的一种耳机旋转方向示意图；

图8是本发明实施例的一种旋转式耳机装置的使用流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术的耳机装置不能通过旋转进行终端智能化控制的问题，本发明提供了一种旋转式耳机装置及控制方法，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明实施例的一种旋转式耳机装置如图2所示，包括耳机插头、耳机座、耳机旋转识别装置和控制装置，所述耳机旋转识别装置分别与所述耳机座和所述控制装置连接，在使用时所述耳机插头插入所述耳机座。

以3.5mm三段式耳机为例，本实施例的耳机插头的结构如图3a～图3f所示，包括外环端(对应耳机电势参考地)、中环端(对应右声道)和芯端(对应左声道)，其中外环端为具有轴对称特性的多边形结构，即所述耳机插头具有多边形导体结构，所述外环端设置有用于检测磁场的磁化薄膜。出于保证耳机的兼容性使用的考虑，本实施例中，耳机制造标准中地导体以上部分保持不变，仅调整作为耳机电势参考地的造型结构——将传统的圆形结构，改为具有轴对称特性的多边形结构，本实施例为四方形结构，其他结构形式也可包含在内，且薄膜结构不局限于本实施例图中所示的对角线的形式，其他对称结构也可包含在内。

本实施例的耳机座的结构如图4a～图4d所示，本实施例的耳机座具有磁场腔体，当所述耳机插头插入所述耳机座并进行旋转时，所述多边形导体切割所述磁场腔体内的磁力线，产生电动势。出于保证耳机座的兼容性使用的考虑，本实施例中，耳机座制造标准中主体部分保持不变，仅增加耳机座磁场腔体(黑色实体部分)。所述磁场腔体包括电流绕线、电磁导体和磁屏蔽腔体；所述电流绕线用于传输系统馈入的电流；所述电磁导体在所述电流绕线有电流存在的条件下，将电流转换为磁场；所述磁屏蔽腔体用于阻止磁场泄露，起到保护系统减小干扰的作用。本实施例中的耳机座不局限于图中的方形电-磁转换结构，其他形状的结构形式也可包含在内，且数量也可为1。

本实施例的一种耳机座周边电子电路如图5所示，本实施例中，除磁场腔体外，用于连接耳机装置和终端硬件系统的参考地(即系统地)，还要作为耳机旋转过程中产生感应电动势的检测路径，通过电压测量电路(高阻态)识别弱信号。

本实施例的耳机旋转识别装置用于当所述耳机插头插入所述耳机座并进行旋转时，采集所述耳机插头相对于所述耳机座的旋转数据。参照图2，所述耳机旋转识别装置包括耳机识别触发单元、数据采集单元和信号处理单元；所述耳机识别触发单元通过向所述磁场腔体供电，在所述耳机座内建立磁场，为识别旋转操作提供必要产生和判断环境；所述数据采集单元用于在所述耳机装置的初始化和所述耳机插头旋转过程中中产生的电信号进行数据采集；所述信号处理单元用于根据采集的数据，判断所述耳机插头旋转的方向和角度，以作为所述控制装置控制受控外设的依据。

本实施例的控制装置与所述耳机旋转识别装置连接，用于根据所述旋转数据对使用所述耳机装置的终端(受控外设)进行控制，所述对终端进行控制包括调节音频音量。

本发明实施例的一种旋转式耳机装置的电路逻辑如图6所示，其中分压放大电路、鉴幅鉴相器和ADC采样电路即为图2中所示的数据采集单元的结构，所述鉴幅鉴相器分别与所述分压放大电路和ADC采样电路连接。

所述分压放大电路用于检测耳机初次接入和旋转过程中产生的电压弱信号，并对所述电压弱信号进行放大，得到无失真的放大信号。

转动电压的检测可通过平面二维结构简单举例，根据时变电磁场定律：

1)当耳机插入后，磁场(磁场场强B＝B₀sin(ω_bt))建立时，产生的感生电动势E_in＝-wB₀hω_bcos(ω_bt)cosα，可用于初始化耳机空间位置(t＝0)。其中w表示导体平面宽度，B₀表示恒定磁场场强，h表示导体平面长度，ω_bt表示磁场随时间的变化量，α表示导体平面与其法向的夹角；

2)当耳机以线圈的形式切割恒定磁场时，产生的动生电动势E_in＝B₀hwω_rsin²(ω_bt)，可用于判断线圈旋转的角速度ω_r。

本发明实施例的一种耳机旋转方向示意图如图7所示，参照图7对耳机旋转方向的识别方法进行说明，本实施例中，规定逆时针旋转时角度为负值。可见，耳机装置旋向分别为顺时针和逆时针时，磁通Φ的变化规律不同——当磁化材料法向与磁场方向平行时，磁通量最大；当磁化材料法向与磁场方向垂直时，磁通量最小。耳机初始位置的判断可根据上述初始化耳机空间位置的公式进行获取。

所述鉴幅鉴相器用于对所述放大信号进行鉴幅和鉴相，得到幅相信息。

所述ADC采样电路用于对所述鉴幅鉴相器输出的幅相信息进行数字化采样。

DSP分析模块即为图2中所示的信号处理单元，用于对照导体切割磁场引起感应电动势变化的算法和函数图表，将输入的数字化信息进行幅相分析，补偿耳机初始位置，并据此判断旋转方向和角度。

系统控制单元即为图2中所示的控制装置，其主要控制过程包括：

1)首先检测耳机装置接入终端设备；

2)控制分压放大电路完成上电；

3)控制电磁转换器产生稳定磁场；

4)接收DSP分析模块产生的角度信息(数字信号)；

5)通过电信号控制受控单元完成特定的操作；

6)控制系统装置的检测周期；

7)识别耳机装置拔出状态，并控制电路装置下电。

下面以利用手机的旋转式耳机装置进行耳机音频音量调节为例，对旋转式耳机装置的使用流程进行说明，其流程如图8所示。用户在使用前必须将手机开机，后续的使用步骤为：首先，用户在首次使用本发明的旋转式耳机装置时，耳机插入耳机接口并被终端正确识别到；然后，用户启用耳机识别功能软件，等待系统完成校准；最后，用户通过有线耳机正常接收音频，期间可以通过旋转耳机(双向)进行耳机音量大小的调节。其具体过程如下：

硬件上，当用户插入耳机时，终端根据耳机座内置弹片的电信号状态首先检测耳机是否存在，若正确识别耳机装置，则系统输出稳定频率的弱电流为耳机座外侧的磁场腔体“充磁”，使之建立恒定磁场，并以此时耳机装置的回馈电压作为校准的初始(参考)状态。完成校准后，有相应的用户提示。

当用户根据不同的应用场景进行耳机旋转操作时，由于耳机的方形导体部分不断切割磁力线，因此在耳机装置的导体表面会有感应电动势(电压)幅相的连续变化，变化过程被传递给数据检测和处理电路，经过幅相分离和采样后转变为数据流，以实现实时记录。

当用户旋转操作结束后，耳机装置上的感应电动势消失，装置据判定用户操作已完成，记录并保留当前系统状态(或被系统作为中断处理)。

当用户拔出耳机后，终端正确检测出耳机状态，系统对整个装置的控制做复位处理。

其中，本发明的旋转式耳机装置可以应用在以下场景：

1)用户开启终端设备，通过有线耳机进行音频、视频格式的多媒体文件播放；

2)用户开启终端设备，通过有线耳机进行电路域或分组域语音通话；

3)用户开启终端设备，通过有线耳机进行FM等无线业务的接听或发送。

本发明的旋转式耳机控制方法包括以下步骤：首先，当耳机插头插入耳机座并进行旋转时，采集所述耳机插头相对于所述耳机座的旋转数据；然后，根据所述旋转数据对使用所述耳机装置的终端进行控制。

本发明通过识别耳机旋转操作，对使用该耳机装置的终端进行控制，增强了终端可操作性和灵活性，拓展了终端智能化应用业务。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (11)

1.一种旋转式耳机装置，其特征在于，所述耳机装置包括耳机插头、耳机座、耳机旋转识别装置和控制装置；

所述耳机旋转识别装置与所述耳机座连接，用于当所述耳机插头插入所述耳机座并进行旋转时，采集所述耳机插头相对于所述耳机座的旋转数据；

所述控制装置与所述耳机旋转识别装置连接，用于根据所述旋转数据对使用所述耳机装置的终端进行控制。

2.如权利要求1所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述耳机座具有磁场腔体，所述耳机插头具有多边形导体；当所述耳机插头插入所述耳机座并进行旋转时，所述多边形导体切割所述磁场腔体内的磁力线，产生电动势。

3.如权利要求2所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述耳机插头包括外环端、中环端和芯端，所述外环端为具有轴对称特性的多边形结构。

4.如权利要求3所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述外环端设置有用于检测磁场的磁化薄膜。

5.如权利要求2所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述磁场腔体包括电流绕线和电磁导体；所述电流绕线用于传输系统馈入的电流；所述电磁导体在所述电流绕线有电流存在的条件下，将电流转换为磁场。

6.如权利要求5所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述磁场腔体还包括磁屏蔽腔体，所述磁屏蔽腔体用于阻止磁场泄露。

7.如权利要求6所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述耳机旋转识别装置包括数据采集单元和信号处理单元；

所述数据采集单元用于在所述耳机装置的初始化和所述耳机插头旋转过程中产生的电信号进行数据采集；

所述信号处理单元用于根据采集的数据，判断所述耳机插头旋转的方向和角度。

8.如权利要求7所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述耳机旋转识别装置还包括耳机识别触发单元，所述耳机识别触发单元通过向所述磁场腔体供电，在所述耳机座内建立磁场。

9.如权利要求8所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述数据采集单元包括分压放大电路、鉴幅鉴相器和ADC采样电路，所述鉴幅鉴相器分别与所述分压放大电路和ADC采样电路连接；所述分压放大电路用于检测耳机初次接入和旋转过程中产生的电压弱信号，并对所述电压弱信号进行放大，得到无失真的放大信号；所述鉴幅鉴相器用于对所述放大信号进行鉴幅和鉴相，得到幅相信息；所述ADC采样电路用于对所述鉴幅鉴相器输出的幅相信息进行数字化采样。

10.如权利要求1至9任一项所述的旋转式耳机装置，其特征在于，所述对终端进行控制包括调节音频音量。

11.一种旋转式耳机控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

当耳机插头插入耳机座并进行旋转时，采集所述耳机插头相对于所述耳机座的旋转数据；

根据所述旋转数据对使用所述耳机装置的终端进行控制。