CN210351590U

CN210351590U - 一种麦克风的保护电路

Info

Publication number: CN210351590U
Application number: CN201921935851.XU
Authority: CN
Inventors: 陈学东
Original assignee: Guangdong Chengqi Electronics Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Chengqi Electronics Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2029-11-11

Abstract

本申请涉一种麦克风的保护电路，包括控制单元、感应单元、以及电源单元，所述电源单元的输出端分别与所述控制单元、感应单元的电源输入端连接；所述控制单元包括控制芯片，所述控制芯片设置有与所述感应单元连接的数据输入端、数据输出端、以及中断信号输出端，所述控制单元通过所述感应单元获取外部数据并将外部数据发送到麦克风接收机中。其有益效果在于：本申请通过在麦克风上设置有感应单元、以及用于控制感应单元的控制单元，检测外界的环境变化；如重力变化，使麦克风意外跌落时使麦克风碰撞地面之前自动设置为哑音状态，从而避免跌落产生的碰击声损坏后级设备，如功放机、音箱等。

Description

一种麦克风的保护电路

技术领域

本申请涉及麦克风技术领域，特别涉及一种麦克风的保护电路。

背景技术

麦克风，学名为传声器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，由"Microphone"这个英文单词音译而来，也称话筒、微音器，其工作原理是由声音的振动传到麦克风的振膜上，推动里边的磁铁形成变化的电流，这样变化的电流送到后面的声音处理电路进行放大处理。二十世纪，麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的麦克风技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等麦克风，以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

虽然麦克风的结构性能随着社会发展有了不断地更新和提升，但其在使用中可能出现的一些问题影响了麦克风的使用效果，主要表现如下：一般传统的无线麦克风使用时不慎跌落产生的强大的冲击波，轻者损坏几十万到上百万音响设备，重点伤害观众的听力。但目前还没有针对解决上述各种问题的成熟技术方案。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提供了一种麦克风的保护电路，包括控制单元、感应单元、以及电源单元，所述电源单元的输出端分别与所述控制单元、感应单元的电源输入端连接；所述控制单元包括控制芯片，所述控制芯片设置有与所述感应单元连接的数据线端、控制线端、以及中断信号输出端，所述控制单元通过所述感应单元获取外部数据并将外部数据发送到麦克风接收机中。

可选地，所述感应单元包括重力加速度芯片，所述重力加速度芯片连接在所述控制芯片的数据线端、控制线端、以及中断信号输出端，且所述重力加速度芯片将检测到重力变化数据发送至所述控制芯片中。

可选地，所述控制单元还包括复位电路，

所述复位电路包括相互并联在所述控制芯片的复位端的第一电容、第一电阻，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述电源单元的输出端连接。

可选地，所述控制单元还包括时钟电路，

所述时钟电路包括连接在所述控制芯片的石英晶振，所述石英晶振两端还分别连接有第二电容、第三电容。

可选地，所述控制单元还连接有至少一个滤波电路，所述滤波电路包括至少一个连接在所述控制芯片的滤波端的滤波电容，所述滤波电容另一端接地。

可选地，所述控制芯片还设置有与无线通讯模块连接的频点控制端、以及无线发射功率控制端。

可选地，所述控制单元还设置有指示电路，所述指示电路包括第一三极管、第一发光二极管、第二电阻；所述第一发光二极管的输入端与所述电源单元的输出端连接，所述第一发光二极管的输出端连接在所述第一三极管的集电极；所述第一三极管的基极与所述控制芯片的指示电平输出端连接，发射极接地；所述第一发光二极管的输出端还通过所述第二电阻接地。

可选地，所述第一三极管的基极与所述控制芯片的指示电平输出端之间还连接有第三电阻，所述第一发光二极管的输入端与所述电源单元的输出端之间还连接有第四电阻。

可选地，所述电源单元包括电源芯片，所述电源芯片的输入端与外部电源连接，所述电源芯片的输出端为所述控制单元、感应单元供电，所述电源芯片的输入端、所述电源芯片的输出端还连接有至少一个电容。

可选地，还包括显示单元，所述显示单元还包括驱动芯片、以及与所述驱动芯片相连接的显示器；所述驱动芯片连接在所述控制芯片的片选信号输出端、时钟信号输出端、以及数据信号输出端，所述驱动芯片接收来自所述控制芯片的信号，通过显示器进行显示。

本申请的一种麦克风的保护电路，其有益效果在于：

（1）本申请通过在麦克风上设置有感应单元、以及用于控制感应单元的控制单元，检测外界的环境变化；如重力变化，使麦克风意外跌落时使麦克风碰撞地面之前自动设置为哑音状态，从而避免跌落产生的碰击声损坏后级设备，如功放机、音箱等。

（2）本申请的保护电路可以用于检测外部环境是否为嘈杂的环境，并将检测的数据反馈到麦克风的总控制芯片中，使其做出反馈，在嘈杂环境下自动设置为哑音状态，避免外部噪声干扰，使得其使用效果大大提升。

（3）本申请的保护电路可以通过显示单元接收控制单元的传来的信号，显示麦克风的当前状态，便于用于对麦克风进行操控。

（4）本申请的的控制单元还设置有指示电路，用于显示本申请麦克风的当前状态，进一步便于用于对麦克风机进行操控。

附图说明

图1为本申请实施例的保护电路的流程框图；

图2为本申请实施例的控制单元的电路图；

图3为本申请实施例的感应单元的电路图；

图4为本申请实施例的电源单元的电路图；

图5为本申请实施例的指示电路的电路图；

图6为本申请实施例的驱动电路的电路图；

图7为本申请实施例的显示器的连线图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

在如图1-2所示的实施例中，本申请提供了一种麦克风的保护电路，包括控制单元100、感应单元200、以及电源单元300，电源单元300的输出端分别与控制单元100、感应单元200的电源输入端连接；控制单元100包括控制芯片U1，控制芯片U1设置有与感应单元200连接的数据线端SDA、控制线端SCL、以及中断信号输出端INT，控制单元100通过感应单元200获取外部数据并将外部数据发送到麦克风接收机中。在本实施例中，控制芯片U1可以是KL05_32单片机。KL05_32单片机是一款超低成本开发平台。该硬件的特性包括可轻松访问MCU I/O，配备电池，低功率运行，采用可搭配扩展板的标准规格，以及用于闪存编程和运行控制的内置调试接口，非常适合本实用新型的麦克风保护装置的电路控制。。本申请通过在麦克风上设置有感应单元200、以及用于控制感应单元200的控制单元，检测外界的环境变化；如重力变化，使麦克风意外跌落时使麦克风碰撞地面之前自动设置为哑音状态，从而避免跌落产生的碰击声损坏后级设备，如功放机、音箱等。

在上述实施例的一种实施方式中，控制单元100还包括复位电路，复位电路包括相互并联在控制芯片U1的复位端的第一电容C1、第一电阻R1，第一电容C1的另一端接地，第一电阻R1的另一端与电源单元300的输出端连接。当外部电压不稳定时，即电源单元300的输出端输出的电压不稳定时，通过第一电容C1和第一电阻R1引起控制芯片U1的复位端电位变化，使控制芯片U1进行复位，以保护电路。

在上述实施的一种实施方式中，控制单元100还包括时钟电路，时钟电路包括连接在控制芯片U1的石英晶振X1，石英晶振X1两端还分别连接有第二电容C2、第三电容C3。本申请的时钟电路为控制芯片U1提供时钟信号，以保证控制芯片的正常工作。

在上述实施例的一种实施方式中，控制单元100还连接有至少一个滤波电路，滤波电路包括至少一个连接在控制芯片的滤波端的滤波电容，滤波电容另一端接地。以过滤杂波，稳定电路。

在上述实施例的一种实施方式中，控制单元100还设置有指示电路，指示电路包括第一三极管Q1、第一发光二极管LED1、第二电阻R2；第一发光二极管LED1的输入端与电源单元300的输出端连接，第一发光二极管LED1的输出端连接在第一三极管Q1的集电极；第一三极管Q1的基极与控制芯片的指示电平输出端连接，发射极接地；第一发光二极管LED1的输出端还通过第二电阻R2接地。第一三极管Q1的基极与控制芯片U1的指示电平输出端之间还连接有第三电阻R3，第一发光二极管LED1的输入端与电源单元300的输出端之间还连接有第四电阻R4。在本实施例中，第一发光二极管LED1状态分为常亮和微亮状态，当控制芯片U1正常工作时，控制芯片U1通过指示电平输出端向第一三极管Q1输出高电平，使第一三极管Q1导通，第一发光二极管LED1的输出端接地，使其为常亮状态。当控制芯片U1不工作时，控制芯片U1通过指示电平输出端向第一三极管Q1输出低电平，使第一三极管Q1断开，第一发光二极管LED1的输出端通过第二电阻R2接地，使其为微亮状态。其中，第三电阻R3、第四电阻R4在本电路中，起到分压限流，保护电路作用。本申请的的控制单元还设置有指示电路，用于显示本申请麦克风的当前状态，进一步便于用于对麦克风机进行操控。

在本实施例的一些实施方式中，控制芯片U1还设置有与无线通讯模块连接的频点控制端PLL_CLK、频点控制端PLL_LE、频点控制端PLL_DATA、以及无线发射功率控制端PA_R1、无线发射功率控制端PA_R2。在本实施例中，控制芯片通过频点控制端PLL_CLK、频点控制端PLL_LE、频点控制端PLL_DATA、以及无线发射功率控制端PA_R1、无线发射功率控制端PA_R2，与无线通讯模块的射频芯片连接，并通过无线通讯模块与麦克风的接收机无线连接。无线通讯模块可以是蓝牙模块、红外模块、WIFI模块、ZigBee模块、LoRa模块中任一种。此外，本申请的麦克风也可以通过有线连接方式与麦克风接收机连接。

在一些实施例中，感应单元200包括重力加速度芯片U2，重力加速度芯片U2连接在控制芯片U1的数据线端SDA、控制线端SCL、以及中断信号输出端INT，且重力加速度芯片U2将检测到重力变化数据发送至控制芯片U1中。在本实施例中，重力加速度传感器芯片U2可以是MPU-6050加速度传感器。其中，MPU-6050加速度传感器为整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间。MPU-6050的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec (dps)，可准确追踪快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g、±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的IC或最高达20MHz的SPI。MPU-6050可在不同电压下工作，VDD供电电压介为2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VVDIO供电为1.8V± 5%～VDD。MPU-6050的包装尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。本期采用重力加速度传感器技术检测麦克风的跌落状态，重力加速度传感器是一个特殊的高科技元器件，能够感知到加速力的变化，加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，比如晃动、跌落、上升、下降等各种移动变化都能被传感器感知到，然后通过微处理器的信号处理后，就能够完成检测功能。从30厘米以上高度意外跌落时，传感器检测到为自由落体动作，这时微处理器使麦克风碰撞地面之前自动设置为哑音状态，从而避免跌落产生的碰击声损坏后级设备，如功放机、音箱等。本申请通过在麦克风上设置有感应单元、以及用于控制感应单元的控制单元，检测外界的环境变化；如重力变化，使麦克风意外跌落时使麦克风碰撞地面之前自动设置为哑音状态，从而避免跌落产生的碰击声损坏后级设备，如功放机、音箱等。

在一些实施例中，电源单元300包括电源芯片U3，电源芯片U3的输入端与外部电源连接，电源芯片U3的输出端为控制单元100、感应单元200供电，电源芯片U3的输入端、电源芯片U3的输出端还连接有至少一个电容。在本实施例中，电源单元300可以是基于RT9193-30电源管理芯片的直流供电电路。其输入为5V，输出为3V。分别为控制单元100、感应单元200，显示单元400三大单元供电。其中，输入电源可以是通过5V的电池进行输入。

在一些实施例中，还包括显示单元400，显示单元400还包括驱动芯片U4、以及与驱动芯片U4相连接的显示器LCD；驱动芯片U4连接在控制芯片U1的片选信号输出端LCD_CS、时钟信号输出端LCD_CLK、以及数据信号输出端LCD_DATA，驱动芯片U4接收来自控制芯片U1的信号，通过显示器LCD进行显示。在本实施例中，驱动芯片U4可以是HT1621B液晶驱动芯片。HT1621B是128 点内存映象和多功能的LCD驱动器HT1621 的软件配置特性使它适用于多种LCD应用场合包括LCD模块和显示子系统用于连接主控制器和HT1621B的管脚只有4 或5 条HT1621B 还有一个节电命令用于降低系统功耗，在对功耗要求较高的麦克风上使用时不二之选。显示器LCD1可以是LCD-200255液晶显示器。驱动芯片分别通过显示端LCD1、显示端LCD2、显示端LCD3、显示端LCD4、显示端LCD5、显示端LCD6、显示端LCD7、显示端LCD8、显示端LCD9、显示端LCD10、显示端LCD11、显示端LCD12，以及扫描端COM0、扫描端COM1、扫描端COM2、扫描端COM3与显示器LCD连接。

在一些实施例中，采用重力加速度传感器技术检测麦克风的跌落状态，重力加速度传感器是一个特殊的高科技元器件，能够感知到加速力的变化，加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，比如晃动、跌落、上升、下降等各种移动变化都能被传感器感知到，然后通过微处理器的信号处理后，就能够完成检测功能。从30厘米以上高度意外跌落时，传感器检测到为自由落体动作，这时微处理器使麦克风碰撞地面之前自动设置为哑音状态，从而避免跌落产生的碰击声损坏后级设备，如功放机、音箱等。

在一些实施例中，本申请可以使麦克风嘈杂环境下自动设置为哑音状态；可以使麦克风在哑音状态持续10S后自动关闭发射电路电源，减少了干扰信号，降低了多套麦克风使用时串频的几率，同时又节省了电池电量；在长时间开启但未使用时麦克风自动设置为关机状态，以达到节约麦克风电能的作用，延长其使用时间；在两支麦克风同时开启时接收机自动降低接收机输出音量，其中一支麦克风关闭时，接收机自动恢复接收机输出音量，以达到防止啸叫和保护功放、音箱的目的。

当麦克风麦克风手咪内部重力加速度传感器检测到麦克风手咪为水平放置成0±20度或90±10度（维持时间为3S）时且重力加速度传感器功能检测到麦克风手咪为静止状态（维持时间为3S），这时微处理器控制麦克风系统为哑音状态。

当麦克风麦克风手咪内部重力加速度传感器检测到麦克风手咪为水平放置成0±20度或90±10度且维持时间超过10S时，微处理器关闭发射电路电源；超过15分钟时，这时微处理器控制麦克风手咪自动动关机。

要实现上述功能，采用了重力加速度传感器技术，在工作时重力加速度传感器检测x、y和z轴三个方向的重力加速度，利用加速度合成的原理，计算出三个轴与水平面的角度，从而感知麦克风手咪与水平面的角度，当麦克风手咪动作时，三个方向的重力加速度也会变化，根据加速度的变化量，转换成角度的变化量，来实现麦克风手咪自动哑音、自动关闭发射电路电源和自动关机节电功能。

其中，加速度传感器的工作原理是：

一个被放置在硅芯片中央的热源在一个空腔中产生一个悬浮的热气团，同时由铝和多晶硅组成的热电耦组被等距离对称地放置在热源的四个方向，在未受到加速度或水平放置时，温度的下降陡度是以热源为中心完全对称的，此时所有四个热电耦组因感应温度而产生的电压是相同的。

由于自由对流热场的传递性，任何方向的加速度都会扰乱热场的轮廓，从而导致其不对称，此时四个热电耦组的输出电压会出现差异，而这热电耦组输出电压的差异是直接与所感应的加速度成比例的，在加速度传感器内部有两条完全相同的加速度信号传输路径，一条是用于测量X 轴上所感应的加速度，另一条则用于测量Y、 Z轴上所感应的加速度倾斜测量及最高分辨率：传感器通过感知地球重力加速度在其测量轴上的分量的大小来确定物体的倾斜角度。当加速度传感器被水平放置时，即三个灵敏轴与水平面平行，它对位置或倾角的值最为敏感。当它被垂直放置时，即三个灵敏轴与水平面垂直，对于位置或倾角变化的敏感度将下降。表1 和图6 描述了器件从+90°到0°倾斜过程中X轴、Z轴和Y 轴输出值的相应变化。当一根轴每倾斜一度的输出变化较小时，另一根轴的输出变化则较大。把两个轴的这一变化特性相互弥补可以设计成一款低价位，精度较高的倾角仪。

在两支麦克风同时开启时,接收机微处理器通过判断RF信号强度和麦克风发送的指令情况，自动控制数字音量IC衰减量来自动降低接收机输出音量，其中一支麦克风关闭时，接收机自动控制数字音量IC衰减量来自动恢复接收机输出音量，以达到防止啸叫和保护功放、音箱的目的。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种麦克风的保护电路，其特征在于，包括控制单元（100）、感应单元（200）、以及电源单元（300），所述电源单元（300）的输出端分别与所述控制单元（100）、感应单元（200）的电源输入端连接；所述控制单元（100）包括控制芯片（U1），所述控制芯片（U1）设置有与所述感应单元（200）连接的数据线端（SDA）、控制线端（SCL）、以及中断信号输出端（INT），所述控制单元（100）通过所述感应单元（200）获取外部数据并将外部数据发送到麦克风接收机中。

2.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述感应单元（200）包括重力加速度芯片（U2），所述重力加速度芯片（U2）连接在所述控制芯片（U1）的数据线端（SDA）、控制线端（SCL）、以及中断信号输出端（INT），且所述重力加速度芯片（U2）将检测到重力变化数据发送至所述控制芯片（U1）中。

3.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述控制单元（100）还包括复位电路，

所述复位电路包括相互并联在所述控制芯片（U1）的复位端的第一电容（C1）、第一电阻（R1），所述第一电容（C1）的另一端接地，所述第一电阻（R1）的另一端与所述电源单元（300）的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述控制单元（100）还包括时钟电路，

所述时钟电路包括连接在所述控制芯片（U1）的石英晶振（X1），所述石英晶振（X1）两端还分别连接有第二电容（C2）、第三电容（C3）。

5.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述控制单元（100）还连接有至少一个滤波电路，所述滤波电路包括至少一个连接在所述控制芯片的滤波端的滤波电容，所述滤波电容另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述控制芯片（U1）还设置有与无线通讯模块连接的频点控制端（PLL_CLK、PLL_LE、PLL_DATA）、以及无线发射功率控制端（PA_R1、PA_R2）。

7.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述控制单元（100）还设置有指示电路，所述指示电路包括第一三极管（Q1）、第一发光二极管（LED1）、第二电阻（R2）；所述第一发光二极管（LED1）的输入端与所述电源单元（300）的输出端连接，所述第一发光二极管（LED1）的输出端连接在所述第一三极管（Q1）的集电极；所述第一三极管（Q1）的基极与所述控制芯片的指示电平输出端连接，发射极接地；所述第一发光二极管（LED1）的输出端还通过所述第二电阻（R2）接地。

8.根据权利要求7所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述第一三极管（Q1）的基极与所述控制芯片（U1）的指示电平输出端之间还连接有第三电阻（R3），所述第一发光二极管（LED1）的输入端与所述电源单元（300）的输出端之间还连接有第四电阻（R4）。

9.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，所述电源单元（300）包括电源芯片（U3），所述电源芯片（U3）的输入端与外部电源连接，所述电源芯片（U3）的输出端为所述控制单元（100）、感应单元（200）供电，所述电源芯片（U3）的输入端、所述电源芯片（U3）的输出端还连接有至少一个电容。

10.根据权利要求1所述的一种麦克风的保护电路，其特征在于，还包括显示单元（400），所述显示单元（400）还包括驱动芯片（U4）、以及与所述驱动芯片（U4）相连接的显示器（LCD）；所述驱动芯片（U4）连接在所述控制芯片（U1）的片选信号输出端（LCD_CS）、时钟信号输出端（LCD_CLK）、以及数据信号输出端（LCD_DATA），所述驱动芯片（U4）接收来自所述控制芯片（U1）的信号，通过所述显示器（LCD）进行显示。