CN107770663B - 一种入耳式无线耳机及其自动充电和开关机的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种入耳式无线耳机，其包括左耳机、右耳机及充电收纳盒；左耳机和右耳机均包括充电模块包括开关机检测端口及充电输入端口；左耳机和右耳机经无线天线实现通信连接；充电收纳盒包括左收纳盒和右收纳盒，左收纳盒和右收纳盒均包括依次连接的收纳检测端口、检测电路、第二充电管理模块及充电输出端口；当耳机放入收纳盒后，开关机检测端口与收纳检测端口对应连接，充电输出端口与充电输入端口对应连接。本发明还公开了一种入耳式无线耳机的自动充电和开关机的实现方法。本无线耳机的左右耳机之间无需导线连接，实现耳机的真无线；充电收纳盒既可以收纳无线耳机便于携带不易丢失，还可以对无线耳机进行自动充电。
Description
技术领域
本发明涉及了无线耳机技术领域，特别是涉及了一种入耳式无线耳机及其自动充电和开关机的实现方法。
背景技术
现有的蓝牙耳机或无线耳机，其左右耳机之间都会有导线相连，使用时给人感觉有一种无形的束缚，降低其使用体验感；由于入耳式无线耳机体积较小，若采用传统耳机的micro USB接口充电太占无线耳机的整体空间，而且PCB板上也没有足够的空间放置microUSB接口；现有入耳式无线耳机体积较小，不使用时容易丢失，也不易携带，容易给使用者造成不必要的麻烦；由于AD\DA转换需要时间，则造成无线耳机左右耳朵在听音乐或电话时，左右声道时间不同步，出现延时情况，不仅降低音质，而且进一步降低使用体验感。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种入耳式无线耳机，其左右耳机之间无需导线连接，实现耳机的真无线；充电收纳盒既可以收纳无线耳机便于携带不易丢失，还可以对无线耳机进行自动充电，充电时不需要USB充电线，解决了现有无线耳机因放置micro USB接口而整体体积较大的问题以及不便于携带和易于丢失的问题；同时，还实现无线耳机的自动开关机功能，当耳机放入充电收纳盒时，无线耳机自动关机；当耳机取出充电收纳盒时，无线耳机自动开机，简化使用者的开关机动作，进一步提高使用体验感。
本发明还提供了一种入耳式无线耳机的自动充电和开关机的实现方法。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种入耳式无线耳机，其包括左耳机、右耳机及充电收纳盒，所述充电收纳盒用于收纳所述左耳机和右耳机并分别对其进行充电；其中，
所述左耳机和右耳机均包括扬声器、无线天线、PCBA板、电池及充电模块，所述PCBA板分别与扬声器、无线天线、充电模块及电池连接；所述充电模块包括开关机检测端口及充电输入端口，所述开关机检测端口经匹配电路与所述PCBA板的蓝牙模块的开关机信号检测端口连接，所述充电输入端口经所述PCBA板的第一充电管理模块与电池连接；所述左耳机和右耳机经无线天线实现通信连接；
所述充电收纳盒包括左收纳盒和右收纳盒，所述左收纳盒和右收纳盒均包括依次连接的收纳检测端口、检测电路、第二充电管理模块及充电输出端口；当耳机放入收纳盒后，所述开关机检测端口与收纳检测端口对应连接，所述充电输出端口与充电输入端口对应连接。
进一步地，所述匹配电路包括偏置电阻和三极管。
进一步地，所述左耳机的蓝牙模块还分别连接有左声道音频输出电路和右声道音频输出电路，所述左声道音频输出电路依次经数模转换器、模数转换器与左耳机的扬声器连接；或者，所述右耳机的蓝牙模块还分别连接有左声道音频输出电路和右声道音频输出电路，所述右声道音频输出电路依次经数模转换器、模数转换器与右耳机的扬声器连接。
进一步地，所述充电输入端口与充电输出端口、开关机检测端口和收纳检测端口的连接方式为金手指连接方式。
进一步地，所述充电模块还包括充电保护电路，其连接所述充电输入端口和PCBA板的第一充电管理模块。
进一步地，所述左耳机和右耳机均还包括麦克风和/或按键模块和/或第一磁铁；所述麦克风或按键模块与所述PCBA板连接；所述第一磁铁固定在所述外壳下盖上，与所述充电收纳盒内的第二磁铁相对应。
进一步地，所述左耳机和右耳机的结构为对称结构。
进一步地，所述左耳机和右耳机的无线天线和/或PCBA板为镜像对称结构。
一种上述入耳式无线耳机的充电方法，其包括以下步骤：左耳机或右耳机放入左收纳盒或右收纳盒时，收纳检测端口检测到无线耳机放入，触发检测电路输出一充电信号至第二充电管理模块，第二充电管理模块经充电输出端口输出充电电压；无线耳机的充电输入端口接收充电电压传输至电池，完成充电。
一种上述入耳式无线耳机自动开关机的实现方法，其包括以下步骤：当左耳机或右耳机放入左收纳盒或右收纳盒时，开关机检测端口与收纳检测端口对应连接，开关机检测端口输出关机信号至蓝牙模块的开关机信号检测端口，进行关机动作；当左耳机或右耳机取出左收纳盒或右收纳盒时，开关机检测端口与收纳检测端口断开连接，开关机检测端口输出开机信号至蓝牙模块的开关机信号检测端口，进行开机动作。
本发明具有如下有益效果：
(1)本入耳式无线耳机，其左右耳机之间无需导线连接，实现耳机的真无线；充电收纳盒既可以收纳无线耳机便于携带不易丢失，还可以对无线耳机进行自动充电，充电时不需要USB充电线，解决了现有无线耳机因放置micro USB接口而整体体积较大的问题以及不便于携带和易于丢失的问题；
(2)实现无线耳机的自动开关机功能，当耳机放入充电收纳盒时，无线耳机自动关机；当耳机取出充电收纳盒时，无线耳机自动开机，简化使用者的开关机动作，进一步提高使用体验感；
(3)本入耳式无线耳机的左右耳机的声音时间差只是无线信号的收发时间，该时间极短，小于1ms，接近同步，使用时感觉不到左右声道声音延时现象，实现真正意义上的真无线耳机，也提高了音质效果；
(4)左耳机和右耳机的结构设计为对称结构，其中无线天线和PCBA板采用镜像对称设计，不仅可以节约大量的调试和设计时间，而且保证左右耳机的一致性，提高了产品的稳定性和生产效率，降低研发生产成本和缩短研发生产时间，具有较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明无线耳机的原理框图；
图2为本发明无线耳机自动充电及开关机的电路原理图；
图3为本发明无线耳机中左右耳机的六视图，两者结构采用镜像对称设计；
图4为本发明无线耳机中左右耳机的PCBA板镜像实现示意图；
图5a、5b分别为现有技术和本发明无线耳机中左右声道声音传输的原理框图；
其中，11、外壳下盖，12、外壳上盖，2、扬声器，3、PCBA板，4、无线天线，5、充电模块，6、麦克风，7、按键模块，8、第一磁铁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
如图1、2所示，其显示了一种入耳式无线耳机，其包括左耳机、右耳机及充电收纳盒，其中，所述充电收纳盒用于收纳所述左耳机和右耳机并分别对其进行充电。
所述左耳机包括外壳、固定在外壳下盖11的扬声器2及充电模块、位于所述充电模块上方的电池、位于所述电池上方的PCBA板3、固定在所述外壳上盖12的无线天线4，所述PCBA板3分别与扬声器2、充电模块及电池连接；所述充电模块5包括开关机检测端口(DET_TERM)及充电输入端口(CHARG_TERM)，所述开关机检测端口经匹配电路与所述PCBA板3的蓝牙模块的开关机信号检测端口(ON_DET)连接，所述充电输入端口经所述PCBA板3的第一充电管理模块与电池连接；所述无线天线4通过天线末端的金手指与所述PCBA板3上的弹片31相接触，完成无线信号的输入输出。
优选地，所述匹配电路包括偏置电阻R1和三极管Q1，当三极管Q1绝止时，保证所述开关机检测端口是低电平。
人的左右耳朵是对称的，同时耳朵轮廓也是对称排列的，优选地，所述右耳机与左耳机的结构相同，如图3所示，优选但不限定采用对称结构设计，所包括的电子器件及其安装位置均与所述左耳机相同，在此不再对右耳机的结构进行详述。所述左耳机和右耳机经无线天线4实现通信连接，两者之间无需导线连接，实现耳机的真无线。
所述充电收纳盒包括左收纳盒和右收纳盒，用于分别收纳左耳机和右耳机及对耳机进行自动充电。所述左收纳盒包括依次连接的收纳检测端口(DET_TERM 1)、检测电路、第二充电管理模块(U1)及充电输出端口(CHARG_TERM 1)；当左耳机放入左收纳盒后，所述开关机检测端口与收纳检测端口对应连接，所述充电输出端口与充电输入端口对应电连接。其中，所述收纳检测端口用于与开关机检测端口连接以检测耳机是否放入收纳盒；所述检测电路用于产生一充电信号并发送至第二充电管理模块，所述充电信号优选但不限定为高电平；所述第二充电管理模块用于接收充电信号并输出电源至所述充电输出端口；所述充电输出端口用于将充电电压传输至与之连接的所述充电输入端口，完成电源的输出。所述右收纳盒与左收纳盒的结构一样，在此不再详述。优选地，如图2所示，所述检测电路为一电阻R2；所述第二充电管理模块经输出电压开关电路与所述充电输出端口连接。所述输出电压开关电路包括电阻R4和三极管Q2，如图2所示。
作为优选的方式，所述充电输入端口与充电输出端口、开关机检测端口和收纳检测端口的连接方式均优选为金手指连接方式，即所述无线耳机与充电收纳盒经金手指充电方式实现两者的电源传输。上述连接方式还可以是触点、插接或弹片等等连接方式。
做进一步改进，所述充电模块5还包括充电保护电路，其连接所述充电输入端口和第一充电管理电路，便于接收经所述充电输入端口输入的充电电压并对所述电池进行充电。
做进一步改进，所述左耳机和/或右耳机还包括麦克风6，其与所述PCBA板3连接，用于拾取语音信息实现耳机的通话功能。
做进一步改进，所述左耳机和/或右耳机还包括按键模块7，其与所述PCBA板3连接，优选固定连接在所述PCBA板3上，用于实现按键操作控制耳机的功能，例如，用于打开和关闭耳机的电源开关、用于改变扬声器2的声音输出电平的音量控制、用于接听呼入电话的应答控制、用于拒绝听呼入电话的拒绝控制、用于使麦克风6静音的静音控制、用于指示装置状态的一个或多个状态指示器，例如，耳机的功率状态、呼叫状态和/或无线连接状态。
为了实现无线耳机快速稳定地放入充电收纳盒内，以及增强充电的稳定性，做进一步改进，所述左耳机和右耳机均还包括设置在外壳下盖11的第一磁铁8，所述左收纳盒和右收纳盒均设置有与所述第一磁铁8对应的第二磁铁，所述第一磁铁8和第二磁铁极性相反，由于磁吸附作用，耳机可快速稳定放入收纳盒内，不仅具有定位作用，而且还使得所述充电输出端口和充电输入端口5连接更稳定，进一步提高充电的稳定性和安全性。
作为一种优选方式，左耳机和右耳机为对称结构设计，所述左耳机和右耳机的无线天线4和/或PCBA板3采用镜像对称结构设计。具体实现时，先设计、调试好左耳机无线天线4的材料、位置及形状规格等，右耳机的无线天线4直接采用左耳机无线天线4的镜像设计，其中无线天线4优选采用电镀天线或LDS天线，可节省大量的天线设计和调试时间。如图4所示，所述左耳机和右耳机的PCBA板3所采用的方案是一样的，元器件也是一样的，而且无线天线4和耳机结构也都是镜像对称设计，则可先画好左耳机PCBA板3，再直接进行右耳机PCBA板3的镜像设计，可节省大量的布板和调试时间。左右耳机的PCBA板3和无线天线4都采用镜像结构设计，不仅节约了设计、调试时间，而且保证左右耳机的一致性，提高了产品的稳定性和生产效率，降低研发生产成本和缩短研发生产时间，具有较好的经济效益。
具体实现时，本实施例无线耳机的自动充电方法包括以下步骤：所述左耳机放入所述左收纳盒时，所述收纳检测端口检测到耳机放入(即收纳检测端口与开关机检测端口连通)，触发所述检测电路输出一充电信号至所述第二充电管理模块，启动所述第二充电管理模块以输出电源，所述第二充电管理模块经所述充电输出端口输出充电电压；所述左耳机的充电输入端口与所述充电输出端口电连接，以接收充电电压再经充电保护电路，传输至所述蓝牙模块的充电管理电路，进而给所述电池充电，完成自动充电过程。所述右耳机的充电过程与所述左耳机的一样，在此不再详述。
本入耳式无线耳机，其左右耳机之间无需导线连接，实现耳机的真无线；充电收纳盒既可以收纳无线耳机便于携带不易丢失，还可以对无线耳机进行自动充电，充电时不需要USB充电线，解决了现有无线耳机因放置micro USB接口而整体体积较大的问题以及不便于携带和易于丢失的问题；左耳机和右耳机的结构设计为对称结构，其中无线天线4和PCBA板3采用镜像对称设计，不仅可以节约大量的调试和设计时间，而且保证左右耳机的一致性，提高了产品的稳定性和生产效率，降低研发生产成本和缩短研发生产时间，具有较好的经济效益。
下面以左耳机为例说明自动开关机的实现方法，右耳机与左耳机的实现方法完全一样，在此不再详述。
自动关机过程描述如下：当左耳机放入左收纳盒时，所述开关机检测端口与收纳盒的收纳检测端口相连，开关机检测端口被拉成低电平，优选时间超过5s，则蓝牙模块的开关机信号检测端口的低电平时间长于5s，启动关机动作，实现自动关机功能。
自动开机过程描述如下：当左耳机放入左耳机收纳盒收纳盒时，所述开关机检测端口与收纳盒的收纳检测端口断开连接，由于连接有电阻的情况下，使得开关机检测端口电平自动从低电平变成高电平，则蓝牙模块的开关机信号检测端口为高电平，启动开机动作，实现自动开机功能。
本入耳式无线耳机还可实现无线耳机的自动开关机功能，当耳机放入充电收纳盒时，左右耳机自动关机；当耳机取出充电收纳盒时，左右耳机自动开机，简化使用者的开关机动作，进一步提高使用体验感和便捷性。
实施例2
为了减小左右耳机声音传播的延时问题，本实施例基于实施例1或2的基础上做进一步改进，如图5b所示，所述左耳机的蓝牙模块还分别连接用于输出左声道音频信号的左声道音频输出电路和用于输出右声道音频信号的右声道音频输出电路，所述左声道音频输出电路依次经数模转换器、模数转换器与左耳机的扬声器2连接，右声道音频输出电路经模数转换器与无线天线4连接。上述的改进点也可以针对右耳机的蓝牙模块，可根据实际情况做选择。
值得注意的是，所述左声道音频输出电流、右声道音频输出电路、数模转换器及模数转换器可集成在所述蓝牙模块上，也可独立成一个芯片，不局限于此。
常见的无线耳机都是通过一个耳机接收到手机等智能终端的音频信号后，以左耳耳机为例，如图5a所示，通过蓝牙模块分离出左声道和右声道音频信号，左声道音频信号直接输出至左耳耳机的扬声器2，而右声道音频信号输出至一个无线收发芯片进行AD转换，然后将转换后的数字信号通过无线方式反射出去，该无线信号可以是蓝牙信号、wifi信号，还可以是RF信号，但不局限于此；右耳耳机正常由一个无线收发器和扬声器2组成，该无线收发器将接收到的无线信号，如RF信号，进行处理分离出数字音频信号，然后再经过DA转换，最终输出至右耳扬声器2，从而实现无线耳机的左右立体声。但，正是由于一个声道的音频信号直接输出至扬声器2，另一个声道的音频信号经过了无线信号发送电路传输延时+AD转换延时+无线信号接收电路传输延时+DA转换延时，使得一个声道的声音到达扬声器2的时间要短于另一个声道的声音到达扬声器2的延时时间，而这个时间＝无线信号发送电路传输延时+AD转换延时+无线信号接收电路传输延时+DA转换延时，现有无线耳机中，该延时时间约为100ms至0.7s。
而本实施例无线耳机在左耳机的声音传输上做了一改动，即：当耳机收到音频信号时，左耳机的蓝牙模块分离出左声道音频信号和右声道音频信号，左声道音频信号经左声道音频输出电路输出至数模转换器、模数转换器，然后传输至左耳机扬声器2；右声道音频信号的传输不改变。则，左右声道的声音时间差只有无线信号的收发时间，然而这个收发时间极短，一般小于1ms，由于人耳的听觉有迟钝性，只能接收到0～20Khz之间的信号。因此，使用了本实施例的无线耳机，则基本感觉不到左右耳机声音的延时现象，实现真正意义上的真无线耳机，也提高了音质效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1. 一种入耳式无线耳机，其特征在于，其包括左耳机、右耳机及充电收 纳盒，所述充电收纳盒用于收纳所述左耳机和右耳机并分别对其进行充电；其 中，
所述左耳机和右耳机均包括扬声器、无线天线、PCBA 板、电池及充电模块， 所述 PCBA板分别与扬声器、无线天线、充电模块及电池连接；所述充电模块 包括开关机检测端口及充电输入端口，所述开关机检测端口经匹配电路与所述 PCBA 板的蓝牙模块的开关机信号检测端口连接，所述充电输入端口经所述 PCBA 板的第一充电管理模块与电池连接；所述左耳机和右耳机经无线天线实现 通信连接,其中，所述匹配电路包括偏置电阻和三极管；
所述左耳机的蓝牙模块连接有右声道音频输出电路，所述右声道音频输出电路经模数转换器与无线天线连接；
所述充电收纳盒包括左收纳盒和右收纳盒，所述左收纳盒和右收纳盒均包括 依次连接的收纳检测端口、检测电路、第二充电管理模块及充电输出端口；当 耳机放入收纳盒后，所述开关机检测端口与收纳检测端口对应连接，所述充电 输出端口与充电输入端口对应连接。
2. 根据权利要求 1 所述的入耳式无线耳机，其特征在于，所述左耳 机的蓝牙模块还连接有左声道音频输出电路，所述 左声道音频输出电路依次经数模转换器、模数转换器与左耳机的扬声器连接； 或者，所述右耳机的蓝牙模块还分别连接有左声道音频输出电路和右声道音频 输出电路，所述右声道音频输出电路依次经数模转换器、模数转换器与右耳机的扬声器连接。
3. 根据权利要求 1 所述的入耳式无线耳机，其特征在于，所述充电输入 端口与充电输出端口、开关机检测端口和收纳检测端口的连接方式为金手指连 接方式。
4. 根据权利要求 1 所述的入耳式无线耳机，其特征在于，所述充电模块 还包括充电保护电路，其连接所述充电输入端口和 PCBA 板的第一充电管理模 块。
5. 根据权利要求 1 所述的入耳式无线耳机，其特征在于，所述左耳机和 右耳机均还包括麦克风和/或按键模块和/或第一磁铁；所述麦克风或按键模块与 所述 PCBA 板连接；所述第一磁铁固定在外壳下盖上，与所述充电收纳盒内的第二磁铁相对应。
6. 根据权利要求 1 所述的入耳式无线耳机，其特征在于，所述左耳机和 右耳机的结构为对称结构。
7. 根据权利要求 1 所述的入耳式无线耳机，其特征在于，所述左耳机和 右耳机的无线天线和/或 PCBA 板为镜像对称结构。
8. 一种如权利要求 1 所述的入耳式无线耳机的充电方法，其包括以下步 骤：左耳机或右耳机放入左收纳盒或右收纳盒时，收纳检测端口检测到无线耳 机放入，触发检测电路输出一充电信号至第二充电管理模块，第二充电管理模 块经充电输出端口输出充电电压；无线耳机的充电输入端口接收充电电压传输 至电池，完成充电。
9. 一种如权利要求 1 所述的入耳式无线耳机自动开关机的实现方法，其 包括以下步骤：当左耳机或右耳机放入左收纳盒或右收纳盒时，开关机检测端 口与收纳检测端口对应连接，开关机检测端口输出关机信号至蓝牙模块的开关 机信号检测端口，进行关机动作；当左耳机或右耳机取出左收纳盒或右收纳盒 时，开关机检测端口与收纳检测端口断开连接，开关机检测端口输出开机信号 至蓝牙模块的开关机信号检测端口，进行开机动作。
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