CN111629314B - 一种车载扬声器的过压检测提醒系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载扬声器检测电路技术领域，特别涉及一种车载扬声器的过压检测提醒系统及方法，该过压检测提醒系统包括控制器，以及分别与所述控制器的输出端电性连接的功率放大器与供电模块；所述供电模块的另一端接入所述功率放大器；还包括分别连接所述控制器输入端与功率放大器输出端的电压检测模块；所述功率放大器的输出端连接扬声器。本发明的提出主要解决了现有的车载液晶仪表声音驱动方案中，使用环境的变化会影响音圈阻抗，令阻抗变小、输出电流变大，导致长时间运行下，扬声器的引线由于疲劳断线，也即使用寿命下降的问题。

Description

一种车载扬声器的过压检测提醒系统及方法

技术领域

本发明涉及车载扬声器检测电路技术领域，特别涉及一种车载扬声器的过压检测提醒系统及方法。

背景技术

开环控制是指无反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统，使之进入运行状态后，系统将操作者德之淋一次性输向受控对象。此后，操作者对受控对象的变化便不能作进一步的控制。采用开环控制设计的人机系统，操作指令的设计十分重要，一旦出错，将产生无法挽回的损失。

现有的车载液晶仪表声音驱动方案或者导航，大部分开环控制，即会根据不同的音源，输出不同的电压频率给到扬声器，扬声器根据不同的电压大小、频率，输出各种声音响度。

现有的汽车车载液晶仪表声音驱动方案中，随着使用环境的变化，如长时间高低温等影响，其音圈的阻抗有变化，阻抗变小，输出电流变大，同时在长时间运行下，由于振幅过大，会引起音圈的引线由于疲劳断线，从而损坏扬声器，因此一种延长扬声器寿命的控制电路及其控制方法应运而生。

发明内容

本发明的发明内容在于提供一种车载扬声器的过压检测提醒系统及方法，主要解决了现有的车载液晶仪表声音驱动方案中，使用环境的变化会影响音圈阻抗，令阻抗变小、输出电流变大，导致长时间运行下，扬声器的引线由于疲劳断线，也即使用寿命下降的问题。

本发明提出了一种车载扬声器的过压检测提醒系统，包括控制器，以及分别与所述控制器的输出端电性连接的功率放大器与供电模块；所述供电模块的另一端接入所述功率放大器；还包括分别连接所述控制器输入端与功率放大器输出端的电压检测模块；所述功率放大器的输出端连接扬声器；

所述控制器，用于分别导通所述功率放大器与供电模块；

所述供电模块，用于导通所述功率放大器；

所述功率放大器，用于判断当前所述控制器或所述供电模块提供输入电压；还用于在判断到所述控制器提供输入电压时，接收所述控制器的输入电流，并放大后输出至所述扬声器；还用于在判断到所述供电模块提供输入电压时，接收所述供电模块的输入电流，并放大后输出至所述扬声器；

所述电压检测模块，用于检测所述扬声器的输入电压；还用于在检测到所述扬声器的输入电压大于第一预设值时，向所述控制器发送预警信号；

所述控制器，用于接收所述预警信号；还用于计算接收所述预警信号的次数达到第二预设值时，切换导通所述供电模块；

所述供电模块的输出电压小于所述控制器的输出电压。

优选地，还包括与所述控制器电性连接的整车模块；

所述控制器，还用于进一步计算接收所述预警信号的次数达到第三预设值时，通知所述整车模块。

优选地，还包括设置于所述控制器输出端与功率放大器输入端之间的电源开关转换模块；

所述控制器，用于计算所述预警信号达到第二预设值时，控制所述电源开关转换模块开启；

所述电源开关转换模块，用于断开所述控制器与功率放大器间的电信号传输。

优选地，所述电源开关转换模块包括MOS管Q1与三极管Q2；所述 MOS管Q1为P沟道MOS管，所述三极管Q2为NPN型三极管；所述MOS 管Q1的栅极连接所述三极管Q2的集电极，源极连接外部电源，漏极连接所述功率放大器；所述三极管Q2的基极连接所述控制器的输出端，发射极接地。

优选地，所述供电模块包括电源芯片；所述电源芯片的EN引脚连接所述控制器的输出端；所述电源芯片的GND端接地；所述电源芯片的输入端连接所述外部电源，输出端连接所述功率放大器的输入端。

优选地，所述电压检测模块包括电容C1、电阻R1与电阻R2；所述功率放大器的输出端通过电阻R1连接所述控制器，且所述控制器通过所述电容C1后接地；所述功率放大器的输出端还串联所述电阻R1与所述电阻R2 后接地。

优选地，还包括接入所述控制器输入端的声音素材储存模块，以及与所述控制器输出端连接的数/模转换模块；所述数/模转换模块的输出端连接所述功率放大器；

所述声音素材储存模块，用于存储声音素材；

所述数/模转换模块，用于将所述声音素材从数字信号转换为模拟信号；还用于将转换完成的所述模拟信号通过所述功率放大器传送至所述扬声器。

本发明还提出了一种车载扬声器的过压检测提醒方法，包括以下步骤：

S1，上电启动车载扬声器的过压检测系统；

S2，检测所述扬声器的输入电压是否大于第一预设值，若是则向控制器发出预警信号；

S3，所述控制器接收所述预警信号，并计算接收的所述预警信号的次数是否达到第二预设值，若是则江所述扬声器的输入电源从第一供电电源切换至输出电压较小的第二供电电源，并执行下一步。

优选地，在所述步骤S3之后，设置有步骤S4，所述控制器计算接收的所述预警信号的次数是否达到第三预设值，若是则通知整车模块。

优选地，所述步骤S4中的，所述控制器通知所述整车模块，具体为，所述控制器将所述预警信号的接收次数发送至所述整车模块；

在所述步骤S4之后，还设置有步骤：

S5，所述整车模块接收并保存所述预警信号的接收次数，直至接收到预设控制指令时清除所述预警信号的接收次数。

由上可知，应用本发明提供的技术方案可以得到以下有益效果：

第一，本发明提出的过压检测提醒系统，其可通过检测扬声器的输入电压是否超过预设值，以及超过预设值的次数更换电压较低的供电电源，满足扬声器在长时间使用的损耗下的电压需求，避免扬声器长时间过压工作，延长了扬声器的使用寿命；

第二，本发明提出的过压检测提醒系统中设置有第三预设值，即当扬声器过压工作的次数达到一定值时，整车模块中会保存记录，进而在车辆保养等时候，通过一定的手段及时提醒驾驶员更换扬声器，保证车载设备的正常使用；

第三，本发明提出的过压检测提醒方法，先为过压工作的扬声器提供较低电压的工作过程，再提醒驾驶员更换扬声器，其提醒方法较为简单，且降低了驾驶员每次维护车辆的成本，以及延长了扬声器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中过压检测提醒系统的系统框图；

图2为本发明实施例1中过压检测提醒系统的电源开关转换模块的电路图；

图3为本发明实施例1中过压检测提醒系统的供电模块的电路图；

图4为本发明实施例1中过压检测提醒系统的电压检测模块的电路图；

图5为本发明中扬声器的规格书；

图6为本发明实施例2中过压检测提醒方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的车载液晶仪表声音驱动方案中，使用环境的变化会影响音圈阻抗，令阻抗变小、输出电流变大，导致长时间运行下，扬声器的引线由于疲劳断线，也即使用寿命下降的问题。

P1扬声器在高低温条下，音圈的阻抗有偏差，以下规格书(图5)第二项，大约有15％的偏差，当温度较低时，音圈阻抗变小时，驱动电流变大，扬声器由于是感性元件，那么反电动势的电压也会增大，如果长时间都超过额定功率(图5规格书第5项目)，会影响到扬声器的寿命，即长时间一直运行的，音圈外的引起比较容易疲劳断线。

实施例1

如图1至图4所示，为了解决上述问题，本实施例提出了一种车载扬声器的过压检测提醒系统，包括控制器10，以及分别与控制器10的输出端电性连接的功率放大器20与供电模块30；供电模块30的另一端连接功率放大器20的输入端，还包括分别连接控制器10输入端与功率放大器20输出端的电压检测模块40；功率放大器20的输出端连接扬声器。

在本实施例中，控制器10，用于分别导通功率放大器20与供电模块 30；供电模块30，用于导通功率放大器20；功率放大器20，用于判断控制器10与供电模块30输出电压的大小；还用于在判断到控制器10的电压较大时，接收控制器10的输入电流，并放大后输出至扬声器；还用于在判断到供电模块30的电压较大时，接收供电模块30的输入电流，并放大后输出至扬声器；电压检测模块40，用于检测扬声器的输入电压；还用于在检测到扬声器的输入电压大于第一预设值时，向控制器10发送预警信号；控制器10，用于接收预警信号；还用于计算接收的预警信号的次数达到第二预设值时，切换导通供电模块30；供电模块30的输出电压小于控制器10 的输出电压。

优选但不限定的是，控制器10通过CAN总线连接整车模块50。

优选但不限定的是，控制器10上分别连接功率放大器20与供电模块 30的输出端可为互异输出端，也即同一时刻下仅能导通其中一个输出端。

优选但不限定的是，第一预设值为扬声器的额定工作电压，第二预设值与第三预设值为预先设定的警示值。在本实施例中，电压检测模块40的设置，可用于检测扬声器过压工作的次数，并确定扬声器长时间过压工作时，切换至电压较小的供电模块30，避免扬声器持续过压工作导致的使用寿命迅速缩短的情况。

在本实施例中，控制器10的一输出端直接连通功率放大器20，另一输出端导通供电模块30，再连通功率放大器20，也即功率放大器20的两输入端的输入电压分别为控制器10的输出电压以及供电模块30的输出电压，且功率放大器20仅可放大其中一输入端的输入电流，并驱动扬声器。

更具体的，还包括与控制器10电性连接的整车模块50；控制器10还用于在进一步计算接收的预警信号的次数达到第三预设值时，通知整车模块50。

优选但不限定的是，控制器10在接收到多大第二预设值的预警信号后，可归零并重新检测预警信号的接收次数，此时第三预设值不作具体限定，可等于第二预设值，但控制器10也可不归零并继续检测预警信号的接收次数，此时第三预设值必须大于第二预设值。

优选但不限定的是，控制器10监控到预警信号的接收次数达到第三预设值时，可向整车模块50发送扬声器更换信号，也可直接发送多达第三预设值的预警信号接收次数，在此不对整车模块50的接收内容作具体限定，只要起提醒更换扬声器的作用即可。

优选但不限定的是，控制器10在接收到多达第三预设值的预警信号后，可根据预先设定程序判断是否直接断开控制器10与扬声器间的电性连接，在此不作具体限定。

更具体的，还包括设置于控制器10输出端与功率放大器20输入端之间的电源开关转换模块60；其中控制器10，用于计算预警信号达到第二预设值时，控制电源开关转换模块60开启；电源开关转换模块60，用于断开控制器10与功率放大器20间的电信号传输。

在本实施例中，加设的电源开关转换模块60，可提供开关转换的功能，此时控制器10上分别用于连接电源开关转换模块60的输出端与供电模块 30的输出端可同时处于高电平，也即同一时刻下功率放大器20的两个输出端同时输入电流。

在本实施例中，电源开关转换模块60根据控制器10的输出端电平的更改而及时开启或关闭，令本实施例中功率放大器20的输入电压及时切换至供电模块30，模块响应较快。

更具体的，电源开关转换模块60包括MOS管Q1与三极管Q2；MOS 管Q1为P沟道MOS管，三极管Q2为NPN三极管；MOS管Q1的栅极连接三极管Q2的集电极，源极连接外部电源，漏极连接功率放大器20；三极管Q2的基极连接控制器10的输出端，发射机接地。

在本实施例中，电源开关转换模块60具体电路图如图2所示，其中电容C4主要用于防止电磁干扰，电容C2用于放置MOS管打开时瞬态电流过大，三极管Q2为开关转换电路，电阻R3与R4为分压电阻，用于导通 MOS管Q1的GS电压，电容C5为去耦电容，且应限定MOS管Q1的输出电流大于扬声器的驱动电流。

优选但不限定的是，可设计C4＝10Nf，C2＝22Nf，C5＝10Nf，R3＝22K， R4＝10K，三极管Q2选用PDTC124，MOS管Q1选用NXP PMN48XP，驱动电流为4.1A，此时计算得出

大于MOS管Q1中 V_GSON＝1.2V的要求。

更具体的，供电模块30包括电源芯片；电源芯片的EN引脚连接控制器10的输出端；电源芯片的GND端接地；电源芯片的输入端连接外界电源，输出端连接功率放大器20的输入端。

在本实施例中，供电模块30的具体电路图如图3所示，其中电容C11 为输入端滤波电容，电容C12为输出端滤波电容，电阻R11为限流电阻，电阻R12与电阻R12为电源芯片的电源电压输出的调整电路调整电阻，且电源芯片的输出电流音大于扬声器的最大工作电流。

优选但不限定的是，可设计电容C11＝2.2μF，电容C12＝1.7μF，电阻 R11＝2.2K，电阻R12＝10K，电阻R13＝2K，输出电压

电源芯片选用MPQ20051，扬声器选用BDT38-11-08H17-BOX-02，电源芯片的输出电流最大为1A，大于扬声器最大工作电流

更具体的，电压检测模块40包括电容C1、电阻R1与电阻R2；功率放大器20的输出端通过电阻R1连接控制器10，且控制器10通过电容C1 后接地；功率放大器20的输出端还串联电阻R1与电阻R2后接地。

在本实施例中，检测到功率放大器20的输出电压大于扬声器的额定电压时，会瞬时导通，此时可看做控制器10接收了一次预警信号，以此类推。

优选但不限定的是，电压检测模块40的具体电路图如图4所示，其中扬声器额定功率为1W，扬声器额定电阻为8Ω，且由于声音输出为正弦波，θ＝45°，因此额定输出电压根据公式

计算得出电压U＝4V，即最大电压输出为4V(也即第一预设值)。

优选的，由于控制器10供电为5V，控制器10检测到高电平需要大于 0.7VDD＝3.5V，因此设计电阻R1＝1.2K，R2＝10K，计算

因此当大于4V时，通过控制器10中断口(INT引脚端)检测是否超过额定功率，同时预留AD引脚采取其电压，由于各个控制器10的性能不一样，有些控制器10的性能较优，可通过AD引脚读取电压3.5V以上，也可记录为超过额定电压的次数。

更具体地，还包括接入控制器10输入端的声音素材储存模块70，以及与控制器10输出端连接的数/模转换模块80；数/模转换模块80的输出端连接功率放大器20；其中，声音素材储存模块70，用于存储声音素材；数/ 模转换模块80，用于将声音素材从数字信号转换为模拟信号；还用于将转换完成的模拟信号通过功率放大器20传送至扬声器。

在本实施例中，声音素材储存模块70中的声音素材主要以模拟信号的状态存储，因此需要设置有数/模转换模块80，令声音素材转换成功率放大器20与扬声器可接收的模拟信号。

实施例2

如图6所示，本实施例还提出了一种车载扬声器的过压检测提醒方法，其主要包括以下步骤：

S1，上电启动车载扬声器的过压检测系统；

S2，检测扬声器的输入电压是否大于第一预设值，若是则向控制器发出预警信号；

S3，控制器接收预警信号，并计算接收的预警信号的次数是否达到第二预设值，若是则切换第一供电电源至第二供电电源。

其中，第一供电电源等同于实施例1中的供电转换模块，第二供电电源等同于实施例1中的供电模块，且必须限定第二供电电源的输出电压小于第一供电电源的输出电压。

更具体地，在步骤S3之后，设置有步骤S4，控制器计算接收的预警信号的次数是否达到第三预设值，若是则通知整车模块。

优选但不限定的是，步骤S4中，控制器通知整车模块，具体为，控制器将预警信号的接收次数发送至整车模块；

在步骤S4之后，优选但不限定的设置有步骤S5，整车模块接收并保存预警信号的接收次数，直至接收到预设控制指令时清除预警信号的接收次数。

在本实施例中，步骤S4中的第三预设值与步骤S3中的第二预设值在本实施例中不作具体限定，可分别设置为1000，且检测预警信号达到第二预设值后，清除并重新计算预警信号的接收次数。

在本实施例中，步骤S5中，整车模块在车辆维护及维修的过程中会被管理者(也即维修人员)访问，因此保存有预警信号的接收次数可变相提醒管理者需重点维护或更换扬声器，或者整车模块可直接保存扬声器待更换的其余警示信息，同时当管理者确认该信息后，整车模块会自动清楚该信息，避免重复更换扬声器的可能性。

综上所述，本实施例1与实施例2提出了一种车载扬声器的过压检测提醒系统及方法，主要通过设置电压检测模块检测扬声器过压工作的次数，并根据过压工作次数选择降低扬声器的工作电压，或提醒驾驶员更换扬声器，以维持车载扬声器的正常工作过程，该方式在延长扬声器使用寿命的前提下，为驾驶员提供了一种简单的自动控制调节系统及方法。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载扬声器的过压检测提醒系统，其特征在于：包括控制器(10)，以及分别与所述控制器(10)的输出端电性连接的功率放大器(20)与供电模块(30)；所述供电模块(30)的另一端接入所述功率放大器(20)；还包括分别连接所述控制器(10)输入端与功率放大器(20)输出端的电压检测模块(40)；所述功率放大器(20)的输出端连接扬声器；

所述控制器(10)，用于分别导通所述功率放大器(20)与供电模块(30)；

所述供电模块(30)，用于导通所述功率放大器(20)；

所述功率放大器(20)，用于判断当前所述控制器(10)或所述供电模块(30)提供输入电压；还用于在判断到所述控制器(10)提供输入电压时，接收所述控制器(10)的输入电流，并放大后输出至所述扬声器；还用于在判断到所述供电模块(30)提供输入电压时，接收所述供电模块(30)的输入电流，并放大后输出至所述扬声器；

所述电压检测模块(40)，用于检测所述扬声器的输入电压；还用于在检测到所述扬声器的输入电压大于第一预设值时，向所述控制器(10)发送预警信号；

所述控制器(10)，用于接收所述预警信号；还用于计算所述预警信号的次数达到第二预设值时，切换导通所述供电模块(30)；

所述供电模块(30)的输出电压小于所述控制器(10)的输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种车载扬声器的过压检测提醒系统，其特征在于：包括与所述控制器(10)电性连接的整车模块(50)；

所述控制器(10)，还用于在进一步计算所述预警信号的次数达到第三预设值时，通知所述整车模块(50)。

3.根据权利要求2所述的一种车载扬声器的过压检测提醒系统，其特征在于：还包括设置于所述控制器(10)输出端与功率放大器(20)输入端之间的电源开关转换模块(60)；

所述控制器(10)，用于计算所述预警信号达到第二预设值时，控制所述电源开关转换模块(60)开启；

所述电源开关转换模块(60)，用于断开所述控制器(10)与功率放大器(20)间的电信号传输。

4.根据权利要求3所述的一种车载扬声器的过压检测提醒系统，其特征在于：所述电源开关转换模块(60)包括MOS管Q1与三极管Q2；所述MOS管Q1为P沟道MOS管，所述三极管Q2为NPN型三极管；所述MOS管Q1的栅极连接所述三极管Q2的集电极，源极连接外部电源，漏极连接所述功率放大器(20)；所述三极管Q2的基极连接所述控制器(10)的输出端，发射极接地。

5.根据权利要求3所述的一种车载扬声器的过压检测提醒系统，其特征在于：所述供电模块(30)包括电源芯片；所述电源芯片的EN引脚连接所述控制器(10)的输出端；所述电源芯片的GND端接地；所述电源芯片的输入端连接外部电源，输出端连接所述功率放大器(20)的输入端。

6.根据权利要求3所述的一种车载扬声器的过压检测提醒系统，其特征在于：所述电压检测模块(40)包括电容C1、电阻R1与电阻R2；所述功率放大器(20)的输出端通过电阻R1连接所述控制器(10)，且所述控制器(10)通过所述电容C1后接地；所述功率放大器(20)的输出端还串联所述电阻R1与所述电阻R2后接地。

7.根据权利要求4-6任一项所述的一种车载扬声器的过压检测提醒系统，其特征在于：还包括接入所述控制器(10)输入端的声音素材储存模块(70)，以及与所述控制器(10)输出端连接的数/模转换模块(80)；所述数/模转换模块(80)的输出端连接所述功率放大器(20)；

所述声音素材储存模块(70)，用于存储声音素材；

所述数/模转换模块(80)，用于将所述声音素材从数字信号转换为模拟信号；还用于将转换完成的所述模拟信号通过所述功率放大器(20)传送至所述扬声器。

8.一种车载扬声器的过压检测提醒方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，上电启动车载扬声器的过压检测系统；

S2，检测所述扬声器的输入电压是否大于第一预设值，若是则向控制器发出预警信号；

S3，所述控制器接收所述预警信号，并计算接收的所述预警信号的次数是否达到第二预设值，若是则将所述扬声器的输入电源从第一供电电源切换至输出电压较小的第二供电电源。

9.根据权利要求8所述的一种车载扬声器的过压检测提醒方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，设置有步骤：

S4，所述控制器计算接收的所述预警信号的次数是否达到第三预设值，若是则通知整车模块。

10.根据权利要求9所述的一种车载扬声器的过压检测提醒方法，其特征在于：

所述步骤S4中的，所述控制器通知所述整车模块，具体为，所述控制器将所述预警信号的接收次数发送至所述整车模块；

在所述步骤S4之后，还设置有步骤：

S5，所述整车模块接收并保存所述预警信号的接收次数，直至接收到预设控制指令时清除所述预警信号的接收次数。

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