CN112614475A - 压电蜂鸣器音量增强电路、方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电蜂鸣器音量增强电路、方法、电子设备及存储介质。该压电蜂鸣器音量电路包括：压电蜂鸣器；电阻，与所述压电蜂鸣器的一端电连接；主控模块，所述主控模块的第一端口与所述电阻电连接，所述主控模块的第二端口与所述压电蜂鸣器的另一端电连接；供电模块，与所述主控模块连接，用于提供供电电源。本发明实施例通过主控模块的两个I/O口对压电蜂鸣器施加倍压信号，以实现对压电蜂鸣器音量的增强。

Description

压电蜂鸣器音量增强电路、方法、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及压电蜂鸣器领域，尤其涉及一种压电蜂鸣器音量增强电路、方法、电子设备及存储介质。

背景技术

目前，电子产品通常采用无源蜂鸣器作为提示或报警的发声器件。

在相关技术中，无源蜂鸣器分为电磁式蜂鸣器和压电蜂鸣器。电磁式蜂鸣器采用电流激励发声，具有发声较响的优点。但由于电磁式蜂鸣器的内阻小、耗电大，且单价较高，因此在应用上受到了局限。压电蜂鸣器采用电压激励发声，具有阻抗大、耗电小，且单价便宜的优点，因此较电磁式蜂鸣器应用更为广泛。但是，压电蜂鸣器的发声音量较低，特别是在供电电压较低的情况下，从而影响了压电蜂鸣器的使用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种压电蜂鸣器音量增强电路、方法、电子设备及存储介质，能够增强压电蜂鸣器的发音音量。

根据本发明的第一方面实施例的压电蜂鸣器音量增强电路，包括：压电蜂鸣器；电阻，与所述压电蜂鸣器的一端电连接；主控模块，所述主控模块的第一端口与所述电阻电连接，所述主控模块的第二端口与所述压电蜂鸣器的另一端电连接；供电模块，与所述主控模块连接，用于提供供电电源。

根据本发明实施例的压电蜂鸣器音量增强电路，至少具有如下有益效果：通过主控的第一端口和第二端口为压电蜂鸣器提供倍压信号，从而实现了压电蜂鸣器音量的增强，简化了电路结构，并降低了音量增强电路的成本，以提高压电蜂鸣器的适用性。

根据本发明的一些实施例，所述电阻的阻值等于100Ω。

根据本发明的一些实施例，所述压电蜂鸣器的频率范围为：2KHz≤频率≤4.1KHz。

根据本发明的一些实施例，所述压电蜂鸣器的外径范围为：10mm≤外径≤14mm。

根据本发明的一些实施例，所述压电蜂鸣器的最高电压范围为：25V≤最高电压≤30V。

根据本发明的第二方面实施例的压电蜂鸣器音量增强方法，应用于上述任一实施例所描述的压电蜂鸣器音量增强电路，包括：控制主控模块的第一端口在第一时刻输出高电平信号；控制所述主控模块的第二端口在所述第一时刻输出低电平信号；控制所述主控模块的第一端口在第二时刻输出低电平信号；控制所述主控模块的第二端口在所述第二时刻输出高电平信号。

根据本发明的第三方面实施例的电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：如上述任一实施例所描述的压电蜂鸣器音量增强方法。

根据本发明的第四方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：执行如上述任一实施例所描述的压电蜂鸣器音量增强方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例压电蜂鸣器音量增强电路的一电路结构示意图；

图2为本发明实施例压电蜂鸣器上端接口的一波形示意图；

图3为本发明实施例压电蜂鸣器下端接口的一波形示意图；

图4为本发明实施例压电蜂鸣器两端接口的一波形示意图；

图5为本发明实施例压电蜂鸣器音量增强方法的一流程示意图。

附图标记：

压电蜂鸣器100、主控模块200、供电模块300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1，本申请实施例提供了一种压电蜂鸣器音量增强电路。该压电蜂鸣器音量增强电路包括：压电蜂鸣器100、电阻R1、主控模块200和供电模块300。电阻R1与压电蜂鸣器100的一端(上端)连接；主控模块的第一端口(端口A)与电阻R1电连接，主控模块200的第二端口(端口B)与压电蜂鸣器100的另一端(下端)连接；供电模块300与主控模块200连接，用于提供供电电源。具体地，供电模块300用于为主控模块200提供供电电压VCC，第一端口和第二端口分别为主控模块200的任意两个I/O口。电阻R1为限流电阻，用于防止压电蜂鸣器100的瞬时充电电流或放电电流过大而造成主控模块200的I/O口损坏。主控模块200通过分别控制第一端口和第二端口输出高低电平脉冲信号，以使压电蜂鸣器100的两端产生倍压(两倍VCC)，从而提高压电蜂鸣器100的发声音量。

本申请实施例提供的压电蜂鸣器100音量增强电路通过主控的第一端口和第二端口为压电蜂鸣器100提供倍压信号，从而实现了压电蜂鸣器100音量的增强，简化了电路结构，并降低了音量增强电路的成本。并通过改变I/O口输出脉冲的宽度(即正脉冲的占空比)，实现对压电蜂鸣器音量的调节，提高了压电蜂鸣器的适用性。

参照图2至图4，将压电蜂鸣器100的一端(上端)与示波器的输入探头连接，压电蜂鸣器100的另一端(下端)与示波器的地端探头连接，通过压电蜂鸣器100两端的信号波形以具体说明如何为压电蜂鸣器100提供倍压信号。参照图2和图3，当主控模块200控制第一端口输出幅度为VCC的对地高电平脉冲信号时，主控模块200控制第二端口输出0V低电平信号。此时，由于主控模块200的第二端口与压电蜂鸣器100的下端等电位相连，因此压电蜂鸣器100的上端电压与下端电压的电压差为VCC，即主控模块200的第一端口为压电蜂鸣器100的下端提供一个+VCC的正脉冲信号。当主控模块200的第一端口的输出信号由高电平脉冲信号恢复至0V时，主控模块200控制第二端口输出幅度为VCC的对地高电平脉冲，压电蜂鸣器100的上端电压与下端电压的电压差为-VCC，即给压电蜂鸣器100的下端提供一个为-VCC的负脉冲信号。当主控模块200的第二端口的输出信号由高电平脉冲信号恢复至0V时，主控模块200控制第一端口输出幅度为VCC的对地高电平脉冲信号，依次重复上述过程。通过上述过程，从图4的波形可看出，主控模块200通过分别控制第一端口和第二端口输出高脉冲信号，使得压电蜂鸣器100两端的信号波形呈现一个幅度为+VCC的正脉冲信号与一个幅度为-VCC的负脉冲信号的反复交替过程，从而实现了将压电蜂鸣器100两端的电压峰峰值增倍的效果，使得压电蜂鸣器100的音量明显增强，达到与电磁蜂鸣器类似的声音响度。

在一些实施例中，通过改变主控模块200第一端口和第二端口输出的正脉冲脉宽t(相邻两个正脉冲的间隔时间周期T保持不变，正脉冲的频率为压电蜂鸣器100的工作频率)，可以同时改变施加在压电蜂鸣器100两端的幅度为+VCC的正脉冲信号的脉宽和幅度为-VCC的负脉冲信号的脉宽，以控制压电蜂鸣器100的音量。脉宽t越宽，压电蜂鸣器100的音量越大；反之，压电蜂鸣器100的音量则越小。当正脉冲信号的脉宽t为周期T的一半时，压电蜂鸣器100的音量达到最大。可以理解的是，可以根据实际需要调节信号脉宽t，以对压电蜂鸣器100的音量进行调整。

在一些实施例中，电阻R1可选用100Ω的电阻。可以理解的是，还可以根据实际需要对电阻R1的阻值进行适应性调整。

在一些实施例中，压电蜂鸣器100的频率范围为：2KHz≤频率≤4.1KHz。具体地，压电蜂鸣器100可选择2KHz至4.1KHz中任一个频率。压电蜂鸣器100频率的选取取决于对发声效果的要求，频率越高，则发声越尖细；频率越低，则发声越低沉宏厚。

在一些实施例中，压电蜂鸣器100的外径范围为：10mm≤外径≤14mm。具体地，压电蜂鸣器100的外径可选取10mm至14mm中的任一尺寸。当外径选取尺寸小时，发声面积也相应减小，即音量也会相应降低。

在一些实施例中，压电蜂鸣器100的最高电压范围为：25V≤最高电压≤30V。具体地，由于压电蜂鸣器100是工作在供电电压的倍压条件下，因此所选用的压电蜂鸣器100允许的最高工作电压必须大于供电电压的4倍或以上，以确保压电蜂鸣器100工作时不会损坏。例如：可选用允许最高工作电压为25V至30V的相关压电蜂鸣器。

参照图5，本申请实施例提供了一种压电蜂鸣器音量增强方法，应用于如上述任一实施例所描述的压电蜂鸣器音量增强电路。该压电蜂鸣器增加方法包括步骤：S100、控制主控模块的第一端口在第一时刻输出高电平信号；S200、控制主控模块的第二端口在第一时刻输出低电平信号；S300、控制主控模块的第一端口在第二时刻输出低电平信号；S400、控制主控模块的第二端口在第二时刻输出高电平信号。

其中，步骤S100至步骤S400的一具体实施方式为：通过在第一时刻和第二时刻交替控制第一端口和第二端口输出高电平脉冲信号，使得压电蜂鸣器的两端产出倍压信号，从而实现对压电蜂鸣器音量的增强。其中，第一时刻和第二时间的时间间隔表示第一端口两个正脉冲的间隔时间周期T，即第一端口相邻两个正脉冲的时间间隔表示第一端口的周期T，第二端口的间隔时间周期T与第一端口相同。

具体地，参照图2至图4，将压电蜂鸣器的一端(上端)与示波器的输入探头连接，压电蜂鸣器的另一端(下端)与示波器的地端探头连接，通过压电蜂鸣器两端的信号波形以具体说明如何为压电蜂鸣器提供倍压信号。参照图2和图3，在第一时刻，主控模块控制第一端口输出幅度为VCC的对地高电平脉冲信号时，主控模块控制第二端口输出0V低电平信号。此时，由于主控模块的第二端口与压电蜂鸣器的下端等电位相连，因此压电蜂鸣器的上端电压与下端电压的电压差为VCC，即主控模块的第一端口为压电蜂鸣器的下端提供一个+VCC的正脉冲信号。当主控模块的第一端口的输出信号由高电平脉冲信号恢复至0V时，主控模块控制第二端口输出幅度为VCC的对地高电平脉冲，即给压电蜂鸣器的下端提供一个为-VCC的负脉冲信号。在第二时刻，且主控模块的第二端口的输出信号由高电平脉冲信号恢复至0V时，主控模块控制第一端口输出幅度为VCC的对地高电平脉冲信号，依次重复上述过程。通过上述过程，从图4的波形可看出，主控模块通过分别控制第一端口和第二端口输出高脉冲信号，使得压电蜂鸣器两端的信号波形呈现一个幅度为+VCC的正脉冲信号与一个幅度为-VCC的负脉冲信号的反复交替过程，从而实现了将压电蜂鸣器两端的电压峰峰值增倍的效果，使得压电蜂鸣器的音量明显增强，达到与电磁蜂鸣器类似的声音响度。

在一些实施例中，通过改变主控模块第一端口和第二端口输出的正脉冲脉宽t(相邻两个正脉冲的间隔时间周期T保持不变，正脉冲的频率为压电蜂鸣器的工作频率)，可以改变施加在压电蜂鸣器两端的幅度为+VCC的正脉冲信号的脉宽，和幅度为-VCC的负脉冲信号的脉宽，以控制压电蜂鸣器的音量。脉宽t越宽，压电蜂鸣器的音量越大；反之，压电蜂鸣器的音量则越小。当正脉冲信号的脉宽t为周期T的一半时，压电蜂鸣器的音量达到最大。可以理解的是，可以根据实际需要调节信号脉宽t，以对压电蜂鸣器的音量进行调整。

本申请实施还提供了一种电子设备。该电子设备包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器。其中，存储器存储有指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行该指令时实现如上述任一实施所描述的压电蜂鸣器音量增强方法。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于：执行如上述任一实施所描述的压电蜂鸣器音量增强方法。

本申请实施例提供的压电蜂鸣器音量增强电路、方法、电子设备及存储介质通过主控模块的两个I/O口对压电蜂鸣器的两端输出倍压信号，使得压电蜂鸣器产生明显的增音效果。通过改变I/O口输出脉冲的宽度(即正脉冲的占空比)，实现对压电蜂鸣器音量的调节，提高了压电蜂鸣器的适用性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (8)

1.压电蜂鸣器音量增强电路，其特征在于，包括：

压电蜂鸣器；

电阻，与所述压电蜂鸣器的一端电连接；

主控模块，所述主控模块的第一端口与所述电阻电连接，所述主控模块的第二端口与所述压电蜂鸣器的另一端电连接；

供电模块，与所述主控模块连接，用于提供供电电源。

2.根据权利要求1所述的压电蜂鸣器音量增强电路，其特征在于，所述电阻的阻值等于100Ω。

3.根据权利要求1所述的压电蜂鸣器音量增强电路，其特征在于，所述压电蜂鸣器的频率范围为：2KHz≤频率≤4.1KHz。

4.根据权利要求1所述的压电蜂鸣器音量增强电路，其特征在于，所述压电蜂鸣器的外径范围为：10mm≤外径≤14mm。

5.根据权利要求1所述的压电蜂鸣器音量增强电路，其特征在于，所述压电蜂鸣器的最高电压范围为：25V≤最高电压≤30V。

6.压电蜂鸣器音量增强方法，应用于如权利要求1至5任一项所述的压电蜂鸣器音量增强电路，其特征在于，包括：

控制主控模块的第一端口在第一时刻输出高电平信号；

控制所述主控模块的第二端口在所述第一时刻输出低电平信号；

控制所述主控模块的第一端口在第二时刻输出低电平信号；

控制所述主控模块的第二端口在所述第二时刻输出高电平信号。

7.电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：

如权利要求6所述的压电蜂鸣器音量增强方法。

8.计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：执行权利要求6所述的压电蜂鸣器音量增强方法。

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