CN113676807A - 耳机及电子设备组件 - Google Patents

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CN113676807A CN202110898420.6A CN202110898420A CN113676807A CN 113676807 A CN113676807 A CN 113676807A CN 202110898420 A CN202110898420 A CN 202110898420A CN 113676807 A CN113676807 A CN 113676807A
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Abstract

本申请公开了一种耳机及电子设备组件，上述的耳机包括：壳体、气压传感器和扬声器单元，所述扬声器单元设于所述壳体内，所述扬声器单元包括振膜、动子、第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均缠绕于所述动子，所述振膜设于所述动子一端；其中，所述第一线圈用于驱动所述振膜振动发声，所述气压传感器用于检测所述振膜两侧的第一气压值和第二气压值，在所述第一气压值与所述第二气压值不相等的情况下，所述第二线圈用于驱动所述动子移动以使所述第一气压值和所述第二气压值相等。

Description

耳机及电子设备组件
技术领域
本申请属于电子产品技术领域，具体涉及一种耳机及电子设备组件。
背景技术
目前，电子设备己经应用到人们工作和生活的各个方面，耳机作为电子设备之一，在人们进行听音乐、看电影、收听广播等活动时被使用，可以避免对他人造成影响。在外界气压急剧变化的情况下，例如飞机起飞或者降落的过程中，耳道内的气压来不及变化，导致产生生理不适。
发明内容
本申请旨在提供一种耳机及电子设备组件，能够解决外界大气压和中耳鼓室内气压发生变化时，容易引起耳膜形变的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提出了一种耳机，包括：壳体、气压传感器和扬声器单元，所述扬声器单元设于所述壳体内，所述扬声器单元包括振膜、动子、第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均缠绕于所述动子，所述振膜设于所述动子一端；
其中，所述第一线圈用于驱动所述振膜振动发声，所述气压传感器用于检测所述振膜两侧的第一气压值和第二气压值，在所述第一气压值与所述第二气压值不相等的情况下，所述第二线圈用于驱动所述动子移动以使所述第一气压值和所述第二气压值相等。
根据本申请实施例提出的一种耳机，所述扬声器单元还包括永磁体和驱动控制电路，所述永磁体设于所述壳体内，所述永磁体的一端设有与所述动子相适配的凹槽，所述动子滑动设于所述凹槽内；
在所述第一气压值大于所述第二气压值的情况下，所述驱动控制电路对所述第二线圈通正向电流，驱动所述动子沿远离所述凹槽的槽底方向移动，在所述第一气压值小于所述第二气压值的情况下，所述驱动控制电路对所述第二线圈通反向电流，驱动所述动子沿靠近所述凹槽的槽底方向移动。
根据本申请实施例提出的一种耳机，所述驱动控制电路还用于根据所述第一气压值和所述第二气压值的差值对所述第二线圈输出目标电流，以使得所述动子移动预设距离。
根据本申请实施例提出的一种耳机，所述扬声器单元还包括距离传感器，所述距离传感器设于所述永磁体的一端，所述距离传感器的检测端朝向所述振膜，所述距离传感器用于获取所述振膜和所述距离传感器的检测端之间的距离。
根据本申请实施例提出的一种耳机，在所述距离传感器为两个的情况下，一个所述距离传感器位于所述永磁体的中心处，另一个所述距离传感器位于所述永磁体的底部边缘处。
根据本申请实施例提出的一种耳机，所述凹槽的槽壁设有滑动槽，所述滑动槽与所述动子相适配，所述动子滑动设于所述滑动槽内。
根据本申请实施例提出的一种耳机，所述扬声器单元还包括弹性膜，所述振膜通过所述弹性膜与所述壳体的内壁连接。
根据本申请实施例提出的一种耳机，所述耳机还包括硅胶套，所述壳体具有出声通道，所述出声通道上设有所述硅胶套，所述硅胶套上设有出声孔，所述振膜通过所述弹性膜与所述硅胶套连接。
第二方面，本申请实施例提出了一种电子设备组件，包括：电子设备和上述的耳机。
根据本申请实施例提出的一种电子设备组件，所述电子设备为手机、平板电脑、个人数字助理、车载电脑、音乐播放器、电子书或导航仪。
在本申请的实施例中，当外界气压与中耳鼓室内气压变大且耳道内气压未发生变化时，振膜的两侧的第一气压值和第二气压值不相等，在第二线圈的驱动下，动子移动，减小耳道内体积，从而增大耳道内气压，以使得中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压相同；当外界气压与中耳鼓室内气压变小且耳道内气压未发生变化时，振膜的两侧的第一气压值和第二气压值不相等，在第二线圈的驱动下，动子移动，增大耳道内体积，从而减小耳道内气压，以使得中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压相同，实时调整耳道内气压，能够消除因外界气压变化引起的耳朵不适，提升用户的体验感。
本申请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，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的耳机的结构示意图之一；
图2是根据本申请实施例的耳机的结构示意图之二；
图3是根据本申请实施例的耳机的结构示意图之三；
图4是根据本申请实施例的耳机的结构示意图之四；
图5是根据本申请实施例的耳机的结构示意图之五；
图6是根据本申请实施例的耳机的结构示意图之六；
图7是根据本申请实施例的耳机的结构示意图之七；
图8是根据本申请实施例的第一线圈和第二线圈布置示意图；
图9是根据本申请实施例的驱动控制电路的电路图；
图10是根据本申请实施例的升降压DCDC转换电路的电路图；
附图标记：
1：壳体； 2：第一距离传感器；
3：第二距离传感器； 4：弹性膜；
5：硅胶套； 6：出声孔；
7：振膜； 8：永磁体；
9：内部电路单元； 10：动子；
11：第一线圈； 12：第二线圈；
13：耳膜； 14：第一MOS管；
15：第二MOS管； 16：第三MOS管；
17：第四MOS管。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上下”“水平”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申请和简化描述，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申请的限制。
由于飞机飞行过程中机舱内气压会变换，当乘客面对机舱内高气压到低气压、低气压到高气压等气压变化的场景时，人体可通过耳咽管调整中耳鼓室内部气压，保持中耳鼓室内气压和外界大气压相同。
如果在飞机起飞或降落过程中一直佩戴入耳式耳机，当中耳鼓室内气压通过耳咽管与外界保持一致，但是由于入耳式耳机的密封性较好，耳道内气压未发生变化，导致耳道与中耳鼓室及外界环境之间产生压差，在用户未察觉的时候，耳膜长时间承受较大压力，可能会让用户产生耳鸣等不良反应。
如图2和图3所示，在用户使用入耳式耳机的过程中，如果中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压不相同时，则会引起耳膜13和振膜7的非正常形变。
当外界气压与中耳鼓室内气压变大且耳道内气压未发生变化时，耳膜13和振膜7会发生如图2所示的形变，当外界气压与中耳鼓室内气压变小且耳道内气压未发生变化时，耳膜13和振膜7会发生如图3所示的形变。其中，图中虚线部分为耳膜13和振膜7在中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压相同时的位置。
为了解决上述问题，如图1所示，本申请实施例的耳机，包括：壳体1、气压传感器和扬声器单元。
扬声器单元设于壳体1内，扬声器单元包括振膜7、动子10、第一线圈11和第二线圈12，振膜7设于动子10一端。
如图8所示，第一线圈11和第二线圈12均缠绕于动子10。
其中，第一线圈11用于驱动振膜7振动发声，气压传感器用于检测振膜7的两侧的第一气压值和第二气压值，在第一气压值与第二气压值不相等的情况下，第二线圈12用于驱动动子10移动以使第一气压值和第二气压值相等。
需要说明的是，在耳机塞入耳道的情况下，也就是说，用户在使用耳机时候，第一气压值为耳道内气压，第二气压值为耳机内气压。
当外界气压与中耳鼓室内气压变大且耳道内气压未发生变化时，第一气压值小于第二气压值，此时需要增大第一气压值；当外界气压与中耳鼓室内气压变小且耳道内气压未发生变化时，第一气压值大于第二气压值，此时需要调小第一气压值。
其中，耳机还包括内部电路单元9，耳机在正常工作的情况下，内部电路单元9产生电信号并通过导线传递至动子10上缠绕的第一线圈11，振膜7可随动子10运动，驱动振膜7振动发声。
在本申请实施例中，当外界气压与中耳鼓室内气压变大且耳道内气压未发生变化时，振膜7的两侧的第一气压值和第二气压值不相等，在第二线圈12的驱动下，动子10移动，减小耳道内体积，从而增大耳道内气压，以使得中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压相同；当外界气压与中耳鼓室内气压变小且耳道内气压未发生变化时，振膜7的两侧的第一气压值和第二气压值不相等，在第二线圈12的驱动下，动子10移动，增大耳道内体积，从而减小耳道内气压，以使得中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压相同，实时调整耳道内气压，能够消除因外界气压变化引起的耳朵不适，提升用户的体验感。
在可选的实施例中，扬声器单元还包括永磁体8和驱动控制电路，永磁体8设于壳体1内，永磁体8的一端设有与动子10相适配的凹槽，动子10滑动设于凹槽内。
在第一气压值大于第二气压值的情况下，驱动控制电路对第二线圈12通正向电流，驱动动子10沿远离凹槽的槽底方向移动，在第一气压值小于第二气压值的情况下，驱动控制电路对第二线圈12通反向电流，驱动动子10沿靠近凹槽的槽底方向移动。
其中，永磁体8固定于壳体1内，永磁体8可以为碗形。振膜7设于动子10远离凹槽的槽底的一端。也就是说，动子10和永磁体8之间可相对运动，振膜7可随动子10同步运动。
耳机在正常工作的情况下，内部电路单元9产生电信号并通过导线传递至动子10上缠绕的第一线圈11，由于第一线圈11处于由永磁体8建立的磁场中，根据安培定律，振膜7可随动子10运动，也就是说，在振膜7处于正常状态下，动子10在凹槽内靠近凹槽的槽底移动，或者动子10在凹槽内远离凹槽的槽底移动。
驱动控制电路用于为第二线圈12提供直流电源，驱动控制电路可提供大小可变且方向可变的直流电源，根据安培定律：F＝BIL，动子10可在安培力作用下发生运动，其中，B为永磁体8在其气隙内提供的磁场强度，I为驱动控制电路提供给第二线圈12的电流，L为第二线圈12在磁场中对应的等效长度。
如图9和图10所示，驱动控制电路由MOS管驱动模块，升降压DCDC转换电路以及由四个MOS管构成的H桥电路，其中第一MOS管14和第二MOS管15为PMOS，第三MOS管16和第四MOS管17为NMOS，驱动控制电路可为第二线圈12提供大小、方向可变的直流电源。
升降压DCDC转换电路可将电池电压或者其他恒定电压进行升压或者降压，设外部提供的恒定电压的大小为E，可以以图10所示的BUCK-BOOST电路作为升降压DCDC转换电路的内部电路，升降压DCDC转换电路的输出电压可以表示为：
U1＝(E×D)/(1-D)
其中，D为开关Q的占空比；
打开第一MOS管14和第四MOS管17，可为第二线圈12提供正向电流，可使得动子10在安培力作用下，在凹槽内远离凹槽的槽底移动，振膜7随之移动，也就是说，此时，振膜7朝向耳膜13运动，减小耳道内体积，从而增大耳道内气压，直至中耳鼓室内气压、耳道内气压以及外界大气压三者气压相同。
打开第二MOS管15和第三MOS管16，可为第二线圈12提供反向电流，可使得动子10在安培力作用下，在凹槽内靠近凹槽的槽底移动，振膜7随之移动，也就是说，此时，振膜7远离耳膜13运动，增大耳道内体积，从而减小耳道内气压，直至中耳鼓室内气压、耳道内气压以及外界大气压三者气压相同。
在本申请实施例中，可根据实际情况，实时调整振膜7的移动方向，从而改变耳膜13和振膜7之间的耳道空间大小，以实现耳道内气压的改变。
在可选的实施例中，驱动控制电路还用于根据第一气压值和第二气压值的差值对第二线圈12输出目标电流，以使得动子10移动预设距离。
在本申请实施例中，通过对输出电流的大小进行调节，从而改变安培力，在目标安培力和目标时间的情况下，可以使得动子10在安培力作用下运动至目标位置，也就是说，振膜7可随动子10运动至目标位置。
在可选的实施例中，扬声器单元还包括距离传感器，距离传感器设于永磁体8的一端，距离传感器的检测端朝向振膜7，距离传感器用于获取振膜7和距离传感器的检测端之间的距离。
其中，在振膜7两侧气压不相同时，此时振膜7会发生非正常形变，振膜7的偏移量是振膜形变状态时和距离传感器之间的距离和振膜7正常状态时和距离传感器之间的距离之差。
在本申请实施例中，当外界气压与中耳鼓室内气压变大且耳道内气压未发生变化时，振膜7的偏移量大于零，驱动控制电路用于对第二线圈12通正向电流，驱动动子10沿远离凹槽的槽底方向移动，减小耳道内体积，从而增大耳道内气压，以使得中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压相同；当外界气压与中耳鼓室内气压变小且耳道内气压未发生变化时，振膜7的偏移量小于零，驱动控制电路用于对第二线圈12通反向电流，驱动动子10沿朝向凹槽的槽底方向移动，增大耳道内气体体积，从而减小耳道内气压，以使得中耳鼓室内气压、耳道内气压、外界大气压三者气压相同，实时调整耳道内气压，能够消除因外界气压变化引起的耳朵不适，提升用户的体验感。
需要说明的是，距离传感器设于永磁体8和振膜7之间，距离传感器固定在永磁体8的一端，距离传感器的检测端朝向振膜7，振膜7具有初始位置、第一位置和第二位置。
其中，距离传感器为红外距离传感器、超声传感器或者SAR传感器，在此不作具体限定。
当外界气压与中耳鼓室内气压变大且耳道内气压未发生变化时，振膜7处于第一位置，当外界气压与中耳鼓室内气压变小且耳道内气压未发生变化时，振膜7处于第二位置，当中耳鼓室内气压、耳道内气压以及外界大气压三者气压相同时，振膜7处于初始位置。其中，初始位置位于第一位置和第二位置之间。
在振膜7在第一位置的情况下，距离传感器用于获取振膜7和距离传感器的检测端之间的第一距离；在振膜7在第二位置的情况下，距离传感器用于获取振膜7和距离传感器的检测端之间的第二距离；在振膜7在初始位置的情况下，距离传感器用于获取振膜7和距离传感器的检测端之间的第三距离。
在第一距离大于第三距离情况下，偏移量为第一距离和第三距离之差，偏移量为正数，驱动控制电路用于对第二线圈12通正向电流。在第二距离小于第三距离情况下，偏移量为第二距离和第三距离之差，偏移量为负数，驱动控制电路用于对第二线圈12通反向电流。
例如，第一距离为5mm，第二距离为2mm，第三距离为4mm，偏移量为5mm-4mm＝1mm时，驱动控制电路用于对第二线圈12通正向电流，动子10在凹槽内沿远离凹槽的槽底方向移动；偏移量为2mm-4mm＝-2mm时，驱动控制电路用于对第二线圈12通反向电流，动子10在凹槽内沿朝向凹槽的槽底方向移动。
在可选的实施例中，如图4所示，为了准确检测发声振膜7的形变，从而判断出耳道内气压相对于外界和中耳鼓室的关系，以便于得知应该是增大耳道内气压还是减小耳道内气压。
距离传感器的数量设置为两个，分别为第一距离传感器2和第二距离传感器3，第一距离传感器2位于永磁体8的中心处，第二距离传感器3位于永磁体8的底部边缘处。
以下对第一距离传感器2和第二距离传感器3的设置位置进行限定。
在振膜7在第一位置的情况下，第一距离传感器2和第二距离传感器3获取的两个第一距离不相等；在振膜7在第二位置的情况下，第一距离传感器2和第二距离传感器3获取的两个第二距离不相等；在振膜7在初始位置的情况下，第一距离传感器2和第二距离传感器3获取的两个第三距离相等。也就是说，第一距离传感器2和第二距离传感器3是上下布置而不是水平布置的。
当振膜7两侧气压相同时，定义此时振膜7所处的位置为初始位置，此时振膜7未发生非正常形变，第一距离传感器2和第二距离传感器3与振膜7之间的距离相同，都为S。
当振膜7两侧气压不相同时，此时振膜7发生非正常形变，此时第一距离传感器2和第二距离传感器3与振膜7之间的距离不相同，其中定义第一距离传感器2与振膜7的距离为S1，第二距离传感器3与振膜7的距离为S2，定义△S＝S1-S2，通过判断△S的大小，可以间接判断气压差的大小，升降压DCDC转换电路的输出电压的大小取决于△S的大小。
通过获取S1-S的正负，可以间接判断出振膜7两侧的气压关系。
如图5、图6和图7所示，当外界气压与中耳鼓室内气压变大且耳道内气压未发生变化时，耳膜13和振膜7会发生如图2所示的形变，此时△S＞0，S1＞S2＞S，通过为第二线圈12通正向直流电，可使得动子10在凹槽内远离凹槽的槽底移动，振膜7随之移动；当外界气压与中耳鼓室内气压变小且耳道内气压未发生变化时，耳膜13和振膜7会发生如图3所示的形变，此时△S＜0，S＞S2＞S1，通过为第二线圈12通反向直流电，可使得动子10在凹槽内靠近凹槽的槽底移动，振膜7随之移动；当中耳鼓室内气压、耳道内气压以及外界大气压三者气压相同时，不会对第二线圈12通直流电。
在本申请实施例中，通过振膜7在凹槽内的移动，可改变耳膜13和振膜7之间的耳道空间大小，实现耳道内气压的改变，从而避免用户因耳鼓室内气压与耳道内气压不相等而产生的不适感；通过改变第二线圈12上所通直流电的方向，从而改变产生磁场的方向，进而可以改变动子10相对于永磁体8的移动方向，可在不同气压条件下实现气压均衡。
在可选的实施例中，为了便于动子10在凹槽内沿远离凹槽的槽底方向移动或者在凹槽内沿朝向凹槽的槽底方向移动，凹槽的槽壁设有滑动槽，滑动槽与动子10相适配，动子10滑动设于滑动槽内。
在可选的实施例中，为了保证耳膜13和振膜7之间的气压发生不泄露，扬声器单元还包括弹性膜4，振膜7通过弹性膜4与壳体1的内壁连接。
在可选的实施例中，为了便于将耳机塞入耳道中，耳机还包括硅胶套5，壳体1具有出声通道，出声通道上设有硅胶套5，硅胶套5上设有出声孔6，振膜7通过弹性膜4与硅胶套5连接。
此外，在本申请的其他实施例中，还提供了一种电子设备组件，包括：电子设备和上述的耳机。
在可选的实施例中，电子设备包括但不限于手机、平板电脑、个人数字助理、车载电脑、音乐播放器、电子书以及导航仪等。本申请实施例对电子设备的具体类型不做具体限定。
在本说明书的描述中，参考术语“可选的实施”、“其他的实施例”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申请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。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种耳机，其特征在于，包括：壳体、气压传感器和扬声器单元，所述扬声器单元设于所述壳体内，所述扬声器单元包括振膜、动子、第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均缠绕于所述动子，所述振膜设于所述动子一端；
其中，所述第一线圈用于驱动所述振膜振动发声，所述气压传感器用于检测所述振膜两侧的第一气压值和第二气压值，在所述第一气压值与所述第二气压值不相等的情况下，所述第二线圈用于驱动所述动子移动以使所述第一气压值和所述第二气压值相等。
2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述扬声器单元还包括永磁体和驱动控制电路，所述永磁体设于所述壳体内，所述永磁体的一端设有与所述动子相适配的凹槽，所述动子滑动设于所述凹槽内；
在所述第一气压值大于所述第二气压值的情况下，所述驱动控制电路对所述第二线圈通正向电流，驱动所述动子沿远离所述凹槽的槽底方向移动，在所述第一气压值小于所述第二气压值的情况下，所述驱动控制电路对所述第二线圈通反向电流，驱动所述动子沿靠近所述凹槽的槽底方向移动。
3.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，所述驱动控制电路还用于根据所述第一气压值和所述第二气压值的差值对所述第二线圈输出目标电流，以使得所述动子移动预设距离。
4.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，所述扬声器单元还包括距离传感器，所述距离传感器设于所述永磁体的一端，所述距离传感器的检测端朝向所述振膜，所述距离传感器用于获取所述振膜和所述距离传感器的检测端之间的距离。
5.根据权利要求4所述的耳机，其特征在于，在所述距离传感器为两个的情况下，一个所述距离传感器位于所述永磁体的中心处，另一个所述距离传感器位于所述永磁体的底部边缘处。
6.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，所述凹槽的槽壁设有滑动槽，所述滑动槽与所述动子相适配，所述动子滑动设于所述滑动槽内。
7.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述扬声器单元还包括弹性膜，所述振膜通过所述弹性膜与所述壳体的内壁连接。
8.根据权利要求7所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括硅胶套，所述壳体具有出声通道，所述出声通道上设有所述硅胶套，所述硅胶套上设有出声孔，所述振膜通过所述弹性膜与所述硅胶套连接。
9.一种电子设备组件，其特征在于，包括：电子设备和根据权利要求1至8任一项所述的耳机。
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