CN107347170A - 一种矿用通用型电子喇叭装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿用通用型电子喇叭装置，包括防爆外壳以及设置防爆外壳内的功率变换电路、整流滤波输出电路、PWM控制电路、频率调整驱动电路和喇叭，喇叭包括喇叭线圈和与喇叭线圈对应设置的振动膜片，功率变换电路、整流滤波输出电路、PWM控制电路、频率调整驱动电路和喇叭线圈一起固定密封在防爆外壳内，形成防爆密封结构；还包括声音采样反馈电路。24V至150V范围内的外部输入电压经功率变换电路、整流滤波输出电路和PWM控制电路变成固定的24V直流电压，能适应宽范围电压；声音采样反馈电路采集的喇叭声音频率信号传输至频率调整驱动电路，并与频率调整驱动电路的输出频率信号比较，经闭环反馈使输出频率与振动膜片的固有频率一致，使喇叭的声音洪亮。

Description

一种矿用通用型电子喇叭装置

技术领域

本发明涉及一种矿用防爆电子发声器产品领域，具体涉及一种矿用通用型电子喇叭装置。

背景技术

矿用喇叭适宜于含有爆炸性气体或者爆炸性粉尘存在的场所中使用，主要用在煤矿井下运输机车上，提醒来往人员注意，保证行车安全。普通喇叭是不能用于井下的，矿用喇叭必须具有防爆、防潮等特性，并且除了振动膜片外的其余部分(包括电路部分)要用环氧浇封，以满足矿用产品防爆技术要求。

现有的矿用喇叭，分为矿用机械喇叭和矿用电子喇叭。

矿用机械喇叭的优点是对环境具有自适应的特性，能保证喇叭总是在谐振状态下发声，在不同的环境时都能保持最大的声音。但是，矿用机械喇叭的主要缺点是因为有机械触点，长期处在几十次到几千次高频率通断状态，在电流的冲击下，机械触点容易老化受损，喇叭的使用寿命短。另外，矿用机械喇叭的声音也比较单调。

矿用电子喇叭是用一个自激振荡器推动的电子开关替代机械喇叭的触点开关，推动喇叭的电磁线圈产生交变磁场，使喇叭的振动膜片产生振动，从而发出声音。这种电子喇叭的声音频率是固定的，是内部自激振荡器的频率。矿用电子喇叭由于去掉了机械触点，延长了喇叭的使用寿命，音质也比机械喇叭悦耳。但是，矿用电子喇叭存在着如下缺点：当环境变化时，特别是环境温度和气压发生变化时，受热胀冷缩的影响，喇叭振动膜片的固有频率发生变化，与自激振荡器的频率不一致，造成喇叭不总是在谐振状态下工作，需要不断调整喇叭自激振荡器频率和振动膜片的固有振荡频率一致，才能稳定的工作。安装维修人员需要根据环境的变化定期打开喇叭上盖，调整电子振荡器的频率调整电位器，否则一段时间不调整，电子喇叭就不能正常工作。另外，根据矿用产品的要求除了振动膜片外由于整个电路部分是用环氧树脂密封在壳体里，造成调整电子振荡器的电位器很不方便，需要撬掉电位器上部的一部分环氧，才能找到电位器进行调整，调整后还需要把电路板裸露部分用环氧重新浇封，并且调整并重新浇封后容易破坏喇叭的防爆性能。这些都给矿上操作维护人员额外增加了很多工作，也给矿上带来了安全隐患。

更为重要的是，上述现有的两种喇叭只能对应一种外供电源电压，不能适应宽范围的工作电压：当外界的供电条件改变、换成不同的供电电源电压时，就不能够正常工作，需换成与供电电源电压参数一致的喇叭才能使用。由于矿井下各种电气设备的需要，矿井下有多种直流电源并存，一般有24V、48V、100V和150V等，各种不同电源电压的喇叭不能互用，需要准备适合各种电源电压参数的不同喇叭，这就给安装维修人员的安装和维护带来很大的麻烦。

综上所述，矿上安装维护人员急迫期望有关生产厂家能够生产一种既能适应宽范围工作电压，又可在不同环境变化下免于调整维护，且具有防爆性能的矿用通用型喇叭。

发明内容

针对上述现有技术中的矿用喇叭不能适应宽范围的工作电压的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种能够适应在24V至150V宽范围的工作电压下使用的矿用通用型电子喇叭装置。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种既能适应在宽范围工作电压下使用、又能在不同的环境变化下免于调整维护的矿用通用型电子喇叭装置。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于，包括防爆外壳以及设置防爆外壳内的功率变换电路、整流滤波输出电路、PWM控制电路、频率调整驱动电路和喇叭线圈，功率变换电路、整流滤波输出电路、PWM控制电路、频率调整驱动电路和喇叭线圈一起固定密封在防爆外壳内形成防爆密封结构；功率变换电路的第一输入端和第二输入端分别与外部直流电源电压的正、负极相连，整流滤波输出电路的第一输入端和第二输入端分别与功率变换电路的第一输出端和第二输出端相连；频率调整驱动电路的第一输入端和第二输入端分别与整流滤波电路的正极输出端和负极输出端相连；喇叭线圈的两端分别与频率调整驱动电路的第一输出端和第二输出端相连，其中，PWM控制电路的第一输入端和第二输入端分别与整流滤波输出电路的正极输出端和负极输出端相连，PWM控制电路的第一输出端与功率变换电路的第二输入端相连，PWM控制电路的第二输出端与功率变换电路的第三输入端相连。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：还包括：声音采样反馈电路，用于采集喇叭的声音信号并传输至频率调整驱动电路，其中，声音采样反馈电路与功率变换电路、整流滤波输出电路、PWM控制电路、频率调整驱动电路和喇叭线圈一起固定密封在防爆外壳内，形成防爆密封结构，声音采样反馈电路的第一输入端和第二输入端分别与频率调整驱动电路的第三输出端和第二输入端相连，声音采样反馈电路的第一输出端和第二输出端分别与频率调整驱动电路的第三输入端和整流滤波输出电路的负极输出端相连。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，功率变换电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D4、二极管D5、二极管D6、保险电阻FS1、集成电路IC1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3和变压器B1，二极管D1的正极通过功率变换电路的第一输入端与外部输入电源的正极相连，二极管D1的负极与二极管D2的正极、变压器B1的初级线圈的一端相连；二极管D2的负极与二极管D5的负极相连；二极管D5的正极与变压器B1的初级线圈的另一端相连，并与集成电路IC1的第六引脚、第七引脚和第八引脚连在一起；集成电路IC1的第一引脚与电容C1的正极相连，集成电路IC1的第二引脚与电容C1的负极和电阻R2的一端相连，集成电路IC1的第三引脚与二极管D6的负极和电容C3的一端相连并与功率变换电路的第三输入端相连，集成电路IC1的第四引脚与电阻R1的一端相连，集成电路的第五引脚与电容C2的正极和二极管D1的负极相连；保险电阻FS1的一端通过功率变换电路的第二输入端与外部输入电源的负极相连，保险电阻FS1的另一端与二极管D6的正极、电容C3的另一端、电阻R1的另一端、电容C2的负极以及变压器B1的耦合线圈的一端相连；变压器B1的耦合线圈的另一端与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极与电阻R2的另一端连接；变压器B1的次级线圈的一端通过功率变换电路的第一输出端与整流滤波输出电路的第一输入端连接，变压器B1的次级线圈的另一端通过功率变换电路的第二输出端与整流滤波输出电路的第二输入端相连。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，整流滤波输出电路包括二极管D3、电感L1、电阻R3、电容C4、电容C5和电容C6，整流滤波输出电路的第一输入端与二极管D3的正极和电容C5的一端相连，二极管D3的负极与电容C4的正极、电阻R3的一端和电感L1的一端相连；电容C5的另一端和电阻R3的另一端相连；电感L1的另一端与电容C6的正极和整流滤波输出电路的正极输出端连接；整流滤波输出电路的第二输入端与电容C4的负极、电容C6的负极和整流滤波输出电路的电源负极输出端连接。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，PWM控制电路包括光电耦合管IC2、稳压源Q2、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R11、二极管D7和电容C7，光电耦合管IC2的输入端的正极与电阻R8的一端相连，光电耦合管IC2的输入端的负极与电阻R4的一端、电阻R11的一端以及稳压源Q2的一输出端连接；光电耦合管IC2的输出端的正极通过PWM控制电路的第一输出端与功率变换电路的第二输入端相连，光电耦合管IC2的输出端的负极通过PWM控制电路的第二输出端与功率变换电路的第三输入端相连；稳压源Q2的输入端与电阻R6的一端、电阻R7的一端和电容C7的正极相连，稳压源Q2的另一输出端与电阻R6的另一端和PWM控制电路的第二输入端连接；二极管D7的负极与电阻R7的另一端和PWM控制电路的第一输入端相连，二极管D7的正极与电阻R8的另一端和电阻R11的另一端相连；电阻R4的另一端与电容C7的负极相连。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，频率调整驱动电路包括电阻R5、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电容C9、二极管D8、二极管D9、场效应管Q1和集成电路IC3，集成电路IC3的第一引脚与电阻R11的一端、电阻R16的一端、电阻R5的一端和电阻R9的一端相连，集成电路IC3的第二引脚与电容C9的一端、电阻R9的另一端以及二极管D8的正极相连，集成电路IC3的第三引脚与电阻R5的另一端、电阻R12的一端以及电阻R13的一端相连，集成电路IC3的第四引脚与频率调整驱动电路的第二输入端相连，集成电路IC3的第八引脚与电阻R10的一端、电阻R13的另一端、二极管D9的负极和频率调整驱动电路的第三输出端相连；频率调整驱动电路的第一输入端与电阻R10的另一端相连，频率调整驱动电路的第三输入端与电容C9的另一端相连；频率调整驱动电路的第二输入端与R12的另一端和二极管D9的正极连接；二极管D8的负极与电阻R11的另一端连接；电阻R16的另一端与场效应管Q1的栅极相连；场效应管Q1的漏极与频率调整驱动电路的第二输出端连接，场效应管Q1的源极与频率调整驱动电路的第二输入端相连；频率调整驱动电路的第一输出端与频率调整驱动电路的第一输入端相连。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，声音采样反馈电路包括高性能拾音器S1、电阻R14、电阻R15和电容C8，高性能拾音器S1的一端与电阻R14的一端和电阻R15的一端相连，高性能拾音器S1的另一端与声音采样反馈电路的第二输入端和第二输出端23以及电容C8的一端相连；声音采样反馈电路的第一输入端与电阻R14的另一端相连；声音采样反馈电路的第一输出端与电容C8的另一端和电阻R15的另一端相连。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，集成电路IC1为DM0265型脉宽调制器。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，光电耦合管IC2为JC817型光电耦合管。

本发明提供的矿用通用型电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，集成电路IC3为LM258型运算放大器，场效应管Q1为IRF840型场效应MOS管。

发明作用与效果

本发明涉及的矿用通用型电子喇叭装置，首先，因为设置有功率变换电路、整流滤波输出电路和PWM控制电路，PWM控制电路改变脉冲宽度来控制功率变换电路的输出电压，若实际输出电压偏大或偏小则通过调整PWM的占空比来保持输出电压的稳定，使喇叭能够在不同的电压范围都能够正常工作。

其次，由于设置有频率调整驱动电路和声音采样反馈电路，声音采样反馈电路中的高性能拾音器用来采集声音信号，输入到频率调整驱动电路与频率调整驱动电路的电子振荡器的频率进行比较，形成了一个闭环反馈，使喇叭输出的声音信号频率自动调整为喇叭的固有频率，保证了喇叭总是在谐振状态下工作，保持有最大的持久的声压级；同时采用场效应管作为功率输出，场效应管可看做是一只高性能三极管，这样输出到喇叭的信号功率大，效率高，稳定。

附图说明

图1是本发明实施例提供的矿用通用型电子喇叭装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的功率变换电路的示意图；

图3是本发明实施例提供的整流滤波输出电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的PWM控制电路的示意图；

图5是本发明实施例提供的频率调整驱动电路的示意图；

图6是本发明实施例提供的声音采样反馈电路的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1是本发明实施例提供的矿用通用型电子喇叭装置的结构框图。

如图1所示，一种矿用通用型电子喇叭装置，包括防爆外壳以及设置在防爆外壳内的功率变换电路100、整流滤波输出电路200、PWM控制电路300、频率调整驱动电路400、声音采样反馈电路500以及喇叭。喇叭包括喇叭线圈600和与喇叭线圈对应设置的振动膜片。

其中，除振动膜片外，功率变换电路100、整流滤波输出电路200、PWM控制电路300、频率调整驱动电路400、声音采样反馈电路500以及喇叭线圈600一起采用环氧树脂固定密封在防爆外壳内，形成防爆密封结构，减少故障率且防爆防潮，满足井下防爆安全的需要。

24V至150V范围内的外部直流电源电压经功率变换电路100、整流滤波输出电路200和PWM控制器电路300转换为固定的24V直流工作电压，供整机电路工作。频率调整驱动电路400和声音采样反馈电路500产生与振动膜片的固有频率相一致的声音频率信号，并经功率放大输出到喇叭线圈600上以产生交变磁场，振动膜片在交变磁场的作用下产生振动而发出声音。

图2是本发明实施例提供的功率变换电路的示意图；

图3是本发明实施例提供的整流滤波输出电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的PWM控制电路的示意图；

图5是本发明实施例提供的频率调整驱动电路的示意图；

图6是本发明实施例提供的声音采样反馈电路的示意图。

如图1至图3所示，功率变换电路100的第一输入端1和第二输入端2分别与外部输入电源的正、负极相连，功率变换电路100的第一输出端4和第二输出端5分别与整流滤波输出电路200的第一输入端10和第二输入端11相连。

如图1、图3和图5所示，整流滤波输出电路200的正极输出端12与频率调整驱动电路400的第一输入端14相连，整流滤波输出电路200的负极输出端13与频率调整驱动电路400的第二输入端17相连。

如图1和图5所示，频率调整驱动电路400的第一输出端18和第二输出端19分别与喇叭线圈的二端相连。

如图1至图4所示，PWM控制电路300的第一输入端8与整流滤波输出电路200的正极输出端12相连，PWM控制电路300的第二输入端9与整流滤波输出电路200的负极输出端13相连；PWM控制电路300的第一输出端6与功率变换电路100的第二输入端2相连，PWM控制电路300的第二输出端7与功率变换电路100的第三输入端3相连。

如图1、图5和图6所示，声音采样反馈电路500的第一输入端20与频率调整驱动电路400的第三输出端16相连，声音采样反馈电路500的第二输入端21与频率调整驱动电路400的第二输入端17相连；声音采样反馈电路500的第一输出端22与频率调整驱动电路400的第三输入端15相连，声音采样反馈电路500的第二输出端23与整流滤波输出电路200的负极输出端13相连。

如图2所示，功率变换电路100包括二极管D1、二极管D2、二极管D4、二极管D5、二极管D6、保险电阻FS1、集成电路IC1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3和变压器B1。

其中，二极管D1的正极通过功率变换电路100的第一输入端1与外部输入电源的正极相连，二极管D1的负极与二极管D2的正极、变压器B1的初级线圈的一端相连；二极管D2的负极与二极管D5的负极相连；二极管D5的正极与变压器B1的初级线圈的另一端相连，并与集成电路IC1的第六引脚、第七引脚和第八引脚连在一起；集成电路IC1的第一引脚与电容C1的正极相连，集成电路IC1的第二引脚与电容C1的负极和电阻R2的一端相连，集成电路IC1的第三引脚与二极管D6的负极和电容C3的一端相连并与功率变换电路100的第三输入端3相连，集成电路IC1的第四引脚与电阻R1的一端相连，集成电路的第五引脚与电容C2的正极和二极管D1的负极相连；保险电阻FS1的一端通过功率变换电路100的第二输入端2与外部输入电源的负极相连，保险电阻FS1的另一端与二极管D6的正极、电容C3的另一端、电阻R1的另一端、电容C2的负极以及变压器B1的耦合线圈的一端相连；变压器B1的耦合线圈的另一端与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极与电阻R2的另一端连接；变压器B1的次级线圈的一端通过功率变换电路100的第一输出端4与整流滤波输出电路200的第一输入端10连接，变压器B1的次级线圈的另一端通过功率变换电路100的第二输出端5与整流滤波输出电路200的第二输入端11相连。

本实施例中，集成电路IC1为DM0265型脉宽调制器。

如图3所示，整流滤波输出电路200包括二极管D3、电感L1、电阻R3、电容C4、电容C5和电容C6。

其中，整流滤波输出电路200的第一输入端10与二极管D3的正极和电容C5的一端相连，二极管D3的负极与电容C4的正极、电阻R3的一端和电感L1的一端相连；电容C5的另一端和电阻R3的另一端相连；电感L1的另一端与电容C6的正极和整流滤波输出电路200的正极输出端12连接；整流滤波输出电路200的第二输入端11作为输出电源负极，与电容C4的负极、电容C6的负极和整流滤波输出电路200的电源负极输出端13连接。

如图4所示，PWM控制电路300包括光电耦合管IC2、稳压源Q2、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R11、二极管D7和电容C7。

其中，光电耦合管IC2的输入端的正极与电阻R8的一端相连，光电耦合管IC2的输入端的负极与电阻R4的一端、电阻R11的一端以及稳压源Q2的一输出端连接；光电耦合管IC2的输出端的正极通过PWM控制电路300的第一输出端6与功率变换电路100的第二输入端2相连，光电耦合管IC2的输出端的负极通过PWM控制电路300的第二输出端7与功率变换电路100的第三输入端3相连；稳压源Q2的输入端与电阻R6的一端、电阻R7的一端和电容C7的正极相连，稳压源Q2的另一输出端与电阻R6的另一端和PWM控制电路300的第二输入端9连接；二极管D7的负极与电阻R7的另一端和PWM控制电路300的第一输入端8相连，二极管D7的正极与电阻R8的另一端和电阻R11的另一端相连；电阻R4的另一端与电容C7的负极相连。

本实施例中，光电耦合管IC2为JC817型光电耦合管。

如图5所示，频率调整驱动电路400包括电阻R5、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电容C9、二极管D8、二极管D9、场效应管Q1和集成电路IC3。

其中，集成电路IC3的第一引脚与电阻R11的一端、电阻R16的一端、电阻R5的一端和电阻R9的一端相连，集成电路IC3的第二引脚与电容C9的一端、电阻R9的另一端以及二极管D8的正极相连，集成电路IC3的第三引脚与电阻R5的另一端、电阻R12的一端以及电阻R13的一端相连，集成电路IC3的第四引脚作为IC1输入电源负极与频率调整驱动电路400的第二输入端17相连，集成电路IC3的第八引脚作为IC1电源输入正极与电阻R10的一端、电阻R13的另一端、二极管D9的负极和频率调整驱动电路400的第三输出端16相连；频率调整驱动电路400的第一输入端14与电阻R10的另一端相连，频率调整驱动电路400的第三输入端15与电容C9的另一端相连；频率调整驱动电路400的第二输入端17与R12的另一端和二极管D9的正极连接；二极管D8的负极与电阻R11的另一端连接；电阻R16的另一端作为音频输入信号与场效应管Q1的栅极G相连；场效应管Q1的漏极D与频率调整驱动电路400的第二输出端19连接，场效应管Q1的源极S与频率调整驱动电路400的第二输入端17相连；频率调整驱动电路400的第一输出端18与频率调整驱动电路400的第一输入端14相连。

本实施例中，集成电路IC3为LM258型运算放大器；场效应管Q1为IRF840型场效应MOS管。

如图6所示，声音采样反馈电路500包括高性能拾音器S1、电阻R14、电阻R15和电容C8。

其中，高性能拾音器S1的一端与电阻R14的一端和电阻R15的一端相连，高性能拾音器S1的另一端与声音采样反馈电路500的第二输入端21和第二输出端23以及电容C8的一端相连；声音采样反馈电路500的第一输入端20与电阻R14的另一端相连；声音采样反馈电路500的第一输出端22与电容C8的另一端和电阻R15的另一端相连。

本发明的矿用通用型电子喇叭装置的工作原理为：

外供的24V至150V范围内的直流电源电压经过功率变换电路100、整流滤波输出电路200和PWM控制器电路300，转变为固定的24V直流电压，作为频率调整驱动电路400和声音采样反馈电路500的电源，并且输出到喇叭线圈上，功率驱动放大采用场效应管，这样输出更稳定，电路效率高，输出功率大，开关性能好，不仅喇叭免于维护，并且不受外界电源电压和环境的变化和干扰，输出声音洪亮。

外供24V至150V直流电源电压经过单向的二极管D1、保险电阻FS1加到功率变换电路100上，在电源接通的瞬间，启动电压加到集成电路IC1的第五引脚，使集成电路IC1内部开关管导通，电流流过变压器B1的初级线圈，通过耦合输出反馈信号经过二极管D4、电阻R2输入到集成电路IC1的第二引脚，从而使集成电路IC1内部振荡电路工作，输出的高频电压通过变压器B1耦合到次级线圈，通过整流滤波输出电路200后得到24V的直流电压。经过流滤波输出的直流电压通过电阻R6、电阻R7分压加到PWM控制器电路300的可控精密稳压源Q2的输入端，稳压源Q2的输出端和光电耦合管IC2的输出端连在一起，同时通过二极管D7、电阻R11连到输出电压上，光电耦合管IC2的另一输出端通过二级管D7、电阻R8也连接到输出电压上。当受外界影响输出电压发生变化时，稳压源Q2的输入端发生变化，输出一个变化的电压使光耦发光管IC2的二极管输入端的电流变化，传到光耦发光管IC2的三级管输出变化，功率变换电路100的IC1的第三引脚的电压也发生变化，在集成电路IC1内部调节了输出的脉宽，改变脉冲宽度来控制输出电压，若实际输出电压偏大或偏小就是通过调整脉冲宽度的占空比来保持输出24V直流电压的稳定。

输出的24V直流电压通过限流电阻R10和稳压二极管D9加到频率调整驱动电路400的集成电路IC3的第八引脚，作为集成电路IC3的电源，同时通过电阻R12、电阻R13加到集成电路IC3的第三引脚作为基准电压，集成电路IC3与电阻R5、电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C9和二极管D8构成电子振荡器。设刚一接通电源瞬间，集成电路IC3输出端的第一引脚的电压为电源电压，则通过电阻R9对电容C9充电，此时集成电路IC3输入端的第二引脚的电压升高，当升高到集成电路IC3输入端的第三引脚的电压时，集成电路IC3输出端的第一引脚发生跳变，输出为0，此时电容C9通过二极管D8和电阻R11对集成电路IC3输出端的第一引脚放电，使得集成电路IC3输入端的第二引脚的电压降低，当降低到集成电路IC3输入端的第三引脚的电压时，集成电路IC3输出端的第一引脚的电压翻转成电源电压。由于电容C9不断在正反两个方向充电和放电，使集成电路IC3的第一引脚输出端在电源电压和0之间翻转，输出一定周期和频率的方波信号。方波信号经过电阻R16输入到场效应管Q1中，进行功率放大，然后输出到喇叭线圈600，产生交变磁场，振动膜片在交变磁场的作用下，产生运动，而发出声音。Q1是场效应管，与三极管一样，场效应管也有三个电极，分别是栅极G、源极S和漏极D。场效应管可看做是一只高性能三极管，栅极G对应基极B，漏极D对应集电极C，源极S对应发射极E，具有输出功率大，开关性能好，效率高的特点。

声音采样反馈电路500输出采样喇叭频率信号到频率调整驱动电路400，与频率调整驱动电路400的振荡频率进行比较，从而调整了输出信号的频率，使之与变化后的振动膜片的固有频率一致。

实施例作用与效果

本实施例涉及的矿用通用型电子喇叭装置，首先，因为设置有功率变换电路、整流滤波输出电路和PWM控制电路，PWM控制电路改变脉冲宽度来控制功率变换电路的输出电压，若实际输出电压偏大或偏小则通过调整PWM的占空比来保持输出电压的稳定，使喇叭能够在不同的电压范围都能够正常工作。

其次，由于设置有频率调整驱动电路和声音采样反馈电路，声音采样反馈电路中的高性能拾音器用来采集声音信号，输入到频率调整驱动电路与频率调整驱动电路的电子振荡器的频率进行比较，形成了一个闭环反馈，使喇叭输出的声音信号频率自动调整为喇叭的固有频率，保证了喇叭总是在谐振状态下工作，保持有最大的持久的声压级；同时采用场效应管作为功率输出，场效应管可看做是一只高性能三极管，这样输出到喇叭的信号功率大，效率高，稳定。

以上详细描述了该发明的较佳具体实施方法。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于，包括防爆外壳以及设置所述防爆外壳内的功率变换电路、整流滤波输出电路、PWM控制电路、频率调整驱动电路和喇叭线圈，

所述功率变换电路、所述整流滤波输出电路、所述PWM控制电路、所述频率调整驱动电路和所述喇叭线圈一起固定密封在所述防爆外壳内形成防爆密封结构；

所述功率变换电路的第一输入端和第二输入端分别与外部直流电源电压的正、负极相连，

所述整流滤波输出电路的第一输入端和第二输入端分别与所述功率变换电路的第一输出端和第二输出端相连；

所述频率调整驱动电路的第一输入端和第二输入端分别与所述整流滤波输出电路的正极输出端和负极输出端相连；

所述喇叭线圈的两端分别与所述频率调整驱动电路的第一输出端和第二输出端相连，

其中，所述PWM控制电路的第一输入端和第二输入端分别与所述整流滤波输出电路的正极输出端和负极输出端相连，

所述PWM控制电路的第一输出端与所述功率变换电路的第二输入端相连，

所述PWM控制电路的第二输出端与所述功率变换电路的第三输入端相连。

2.根据权利要求1所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于，还包括：

声音采样反馈电路，用于采集喇叭的声音信号并传输至所述频率调整驱动电路，

其中，所述声音采样反馈电路与所述功率变换电路、所述整流滤波输出电路、所述PWM控制电路、所述频率调整驱动电路和所述喇叭线圈一起固定密封在所述防爆外壳内形成防爆密封结构，

所述声音采样反馈电路的第一输入端和第二输入端分别与所述频率调整驱动电路的第三输出端和第二输入端相连，

所述声音采样反馈电路的第一输出端和第二输出端分别与所述频率调整驱动电路的第三输入端和所述整流滤波输出电路的负极输出端相连。

3.根据权利要求1所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述功率变换电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D4、二极管D5、二极管D6、保险电阻FS1、集成电路IC1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3和变压器B1，

所述二极管D1的正极通过所述功率变换电路的第一输入端与所述外部输入电源的正极相连，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的正极、所述变压器B1的初级线圈的一端相连；所述二极管D2的负极与所述二极管D5的负极相连；所述二极管D5的正极与所述变压器B1的初级线圈的另一端相连，并与所述集成电路IC1的第六引脚、第七引脚和第八引脚连在一起；所述集成电路IC1的第一引脚与所述电容C1的正极相连，所述集成电路IC1的第二引脚与所述电容C1的负极和所述电阻R2的一端相连，所述集成电路IC1的第三引脚与所述二极管D6的负极和所述电容C3的一端相连并与所述功率变换电路的第三输入端相连，所述集成电路IC1的第四引脚与所述电阻R1的一端相连，所述集成电路的第五引脚与所述电容C2的正极和所述二极管D1的负极相连；所述保险电阻FS1的一端通过所述功率变换电路的第二输入端与所述外部输入电源的负极相连，所述保险电阻FS1的另一端与所述二极管D6的正极、所述电容C3的另一端、所述电阻R1的另一端、所述电容C2的负极以及所述变压器B1的耦合线圈的一端相连；所述变压器B1的耦合线圈的另一端与所述二极管D4的正极相连，所述二极管D4的负极与所述电阻R2的另一端连接；所述变压器B1的次级线圈的一端通过所述功率变换电路的第一输出端与所述整流滤波输出电路的第一输入端连接，所述变压器B1的次级线圈的另一端通过所述功率变换电路的第二输出端与所述整流滤波输出电路的第二输入端相连。

4.根据权利要求1所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述整流滤波输出电路包括二极管D3、电感L1、电阻R3、电容C4、电容C5和电容C6，

所述整流滤波输出电路的第一输入端与所述二极管D3的正极和所述电容C5的一端相连，所述二极管D3的负极与所述电容C4的正极、所述电阻R3的一端和所述电感L1的一端相连；所述电容C5的另一端和所述电阻R3的另一端相连；所述电感L1的另一端与所述电容C6的正极和所述整流滤波输出电路的正极输出端连接；所述整流滤波输出电路的第二输入端与所述电容C4的负极、所述电容C6的负极和所述整流滤波输出电路的电源负极输出端连接。

5.根据权利要求1所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述PWM控制电路包括光电耦合管IC2、稳压源Q2、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R11、二极管D7和电容C7，

所述光电耦合管IC2的输入端的正极与所述电阻R8的一端相连，所述光电耦合管IC2的输入端的负极与所述电阻R4的一端、所述电阻R11的一端以及所述稳压源Q2的一输出端连接；所述光电耦合管IC2的输出端的正极通过所述PWM控制电路的第一输出端与所述功率变换电路的第二输入端相连，所述光电耦合管IC2的输出端的负极通过所述PWM控制电路的第二输出端与所述功率变换电路的第三输入端相连；所述稳压源Q2的输入端与所述电阻R6的一端、所述电阻R7的一端和所述电容C7的正极相连，所述稳压源Q2的另一输出端与所述电阻R6的另一端和所述PWM控制电路的第二输入端连接；所述二极管D7的负极与所述电阻R7的另一端和所述PWM控制电路的第一输入端相连，所述二极管D7的正极与所述电阻R8的另一端和所述电阻R11的另一端相连；所述电阻R4的另一端与所述电容C7的负极相连。

6.根据权利要求2所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述频率调整驱动电路包括电阻R5、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电容C9、二极管D8、二极管D9、场效应管Q1和集成电路IC3，

所述集成电路IC3的第一引脚与所述电阻R11的一端、所述电阻R16的一端、所述电阻R5的一端和所述电阻R9的一端相连，所述集成电路IC3的第二引脚与所述电容C9的一端、所述电阻R9的另一端以及所述二极管D8的正极相连，所述集成电路IC3的第三引脚与所述电阻R5的另一端、所述电阻R12的一端以及所述电阻R13的一端相连，所述集成电路IC3的第四引脚与所述频率调整驱动电路的第二输入端相连，所述集成电路IC3的第八引脚与所述电阻R10的一端、所述电阻R13的另一端、所述二极管D9的负极和所述频率调整驱动电路的第三输出端相连；所述频率调整驱动电路的第一输入端与所述电阻R10的另一端相连，所述频率调整驱动电路的第三输入端与所述电容C9的另一端相连；所述频率调整驱动电路的第二输入端与所述R12的另一端和所述二极管D9的正极连接；所述二极管D8的负极与所述电阻R11的另一端连接；所述电阻R16的另一端与所述场效应管Q1的栅极相连；所述场效应管Q1的漏极与所述频率调整驱动电路的第二输出端连接，所述场效应管Q1的源极与所述频率调整驱动电路的第二输入端相连；所述频率调整驱动电路的第一输出端与所述频率调整驱动电路的第一输入端相连。

7.根据权利要求2所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述声音采样反馈电路包括高性能拾音器S1、电阻R14、电阻R15和电容C8，

所述高性能拾音器S1的一端与所述电阻R14的一端和所述电阻R15的一端相连，所述高性能拾音器S1的另一端与所述声音采样反馈电路的第二输入端和第二输出端23以及所述电容C8的一端相连；所述声音采样反馈电路的第一输入端与所述电阻R14的另一端相连；所述声音采样反馈电路的第一输出端与所述电容C8的另一端和所述电阻R15的另一端相连。

8.根据权利要求3所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述集成电路IC1为DM0265型脉宽调制器。

9.根据权利要求5所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述光电耦合管IC2为JC817型光电耦合管。

10.根据权利要求6所述的矿用通用型电子喇叭装置，其特征在于：

其中，所述集成电路IC3为LM258型运算放大器，

所述场效应管Q1为IRF840型场效应MOS管。