Die Anmeldung betrifft ein Verstärkergerät für Audiosignale. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen einem Audiowiedergabegerät, wie z. B. einem CD-Spieler oder einem Multimedia-Mobilfunkgerät, auf der einen Seite und einem Lautsprecher auf der anderen Seite einen Verstärker vorzusehen. Insbesondere mobile Geräte weisen in der Regel aufgrund der begrenzten Kapazität ihrer Batterie keinen Verstärkerapparat, der Lautsprecher mit genügend Leistung ansteuern kann, auf. Herkömmliche Verstärker sind relativ groß, so dass sie sich für einen mobilen Einsatz wenig eignen.The application relates to an amplifier device for audio signals. It is known from the prior art, between an audio playback device, such as. As a CD player or a multimedia mobile device to provide on the one hand and a speaker on the other side of an amplifier. In particular, mobile devices usually have due to the limited capacity of their battery no amplifier apparatus that can drive loudspeakers with enough power on. Conventional amplifiers are relatively large, making them unsuitable for mobile use.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verstärkergerät für Audiosignale bereitzustellen, die auch einen mobilen Einsatz erlauben.It is an object of the invention to provide an amplifier device for audio signals, which also allow mobile use.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Es wird ein Verstärkergerät für Audiosignale bereitgestellt. Das Verstärkergerät weist eine Verstärkerschaltung zum Verstärken von Eingangsaudiosignalen für einen Lautsprecher auf. Zudem enthält das Verstärkergerät eine Eingabevorrichtung mit mindestens einem druckempfindlichen Schalter zur Eingabe von Benutzerkommandos. Ein Gehäuserahmen umschließt die Verstärkerschaltung, dabei weist der Gehäuserahmen einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf. Der erste Bereich des Gehäuserahmens ist dünner als der zweite Bereich des Gehäuserahmens derart ausgeführt, dass der erste Bereich formflexibler als der zweite Bereich ist. Der Schalter umfasst einen kapazitiven Sensor sowie den ersten Teil des Gehäuserahmens. Der erste Teil des Gehäuserahmens bildet eine Mulde, die vom dem zweiten Teil des Gehäuserahmens umgeben ist, aus. Mit Hilfe des Schalters kann ein Benutzer Eingaben machen, womit er beispielsweise das Verstärkergerät einschaltet oder ausschaltet oder die Lautstärke ändert. Der Aufbau des Schalters ermöglicht ein sehr stabiles Gehäuse, das trotzdem sicher zu bedienen ist. Dadurch dass der Schalter in der Mulde ist, kann er nicht so leicht aus Versehen bedient werden, wenn das Verstärkergerät beispielsweise in einer Hosentasche mitgeführt wird. Es wird ein kapazitiver Sensor vorgesehen, denn akustische Sensoren würden das zu erzeugende Audiosignal stören.An amplifier for audio signals is provided. The amplifier device has an amplifier circuit for amplifying input audio signals for a loudspeaker. In addition, the amplifier device includes an input device with at least one pressure-sensitive switch for input of user commands. A housing frame surrounds the amplifier circuit, while the housing frame has a first area and a second area. The first area of the housing frame is made thinner than the second area of the housing frame such that the first area is more dimensionally flexible than the second area. The switch includes a capacitive sensor as well as the first part of the housing frame. The first part of the housing frame forms a trough surrounded by the second part of the housing frame. With the help of the switch, a user can make inputs, with which he, for example, the amplifier device turns on or off or changes the volume. The design of the switch allows a very stable housing, which is still safe to use. The fact that the switch is in the trough, it can not be easily operated by mistake when the amplifier device is carried for example in a trouser pocket. A capacitive sensor is provided, because acoustic sensors would disturb the audio signal to be generated.
Gemäß einer Ausführungsform weist der kapazitive Sensor einen Kondensator mit mindestens zwei Kondensatorplatten auf, die in einer ersten Ebene liegen, wobei diese erste Ebene parallel zu einer zweiten Ebene ist, in der der erste Teil des Gehäuserahmens sich im wesentlichen erstreckt.According to one embodiment, the capacitive sensor has a capacitor with at least two capacitor plates lying in a first plane, this first plane being parallel to a second plane in which the first part of the housing frame extends substantially.
Falls die mindestens eine Außenoberfläche des Gehäuserahmens konvex ausgebildet ist, lässt sich das Verstärkergerät besonders gut handhaben und insbesondere besser festhalten.If the at least one outer surface of the housing frame is convex, the amplifier device can be handled particularly well and, in particular, held better.
In einer ersten Ausführungsform wird durch Verformung des ersten Bereichs die Dielektrizität im Kondensator verändert. Auf diese Weise wird dadurch auch die Kapazität des Kondensators geändert. Bei dieser Ausführungsform können beide Elektroden an festen Positionen vorgesehen werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, elektrische Verbindungen zu einer beweglichen Elektrode oder verformbaren Elektrode zu schaffen.In a first embodiment, the deformation of the first region changes the dielectric in the capacitor. This also changes the capacitance of the capacitor. In this embodiment, both electrodes can be provided at fixed positions. This eliminates the need to provide electrical connections to a movable electrode or deformable electrode.
In einer anderen Ausführungsform wird durch die Verformung des ersten Bereichs der Abstand zwischen Elektroden des Kondensators verändert. Da der Abstand umgekehrt proportional die Kapazität verändert, können bereits kleine Abstandsänderungen und somit kleine Verformungen leicht detektiert werden, sodass auch geringer Druck auf den ersten Bereich bereits detektiert wird.In another embodiment, the deformation of the first region changes the distance between electrodes of the capacitor. Since the distance changes inversely the capacity, even small changes in distance and thus small deformations can be easily detected, so that even low pressure on the first area is already detected.
Falls die Gehäuseplatte in Inneres und ein Äußeres aufweist, wobei das Innere aus elektrisch leitendem Material und das Äußere aus elektrisch isolierendem Material ist, bewirkt eine Veränderung der Form oder der Position des Inneren der Gehäuseplatte, dass elektrisch leitendes Material zu den Kondensatorelektroden hin oder von den Kondensatorelektroden weg bewegt wird, was mit einer Änderung der Kapazität einhergeht. Die Isolierung des Äußeren der Gehäuseplatte bewirkt, dass keine Ladungen von den Fingern des Benutzers in die Verstärkerschaltung fließen kann, was die Funktion der Verstärkerschaltung stören könnte.If the housing plate has inside and an exterior with the interior of electrically conductive material and the exterior of electrically insulating material, changing the shape or position of the interior of the housing plate will cause the electrically conductive material to be toward or away from the capacitor electrodes Capacitor electrodes is moved away, which is associated with a change in capacity. The insulation of the exterior of the housing plate causes no charges from the user's fingers to flow into the amplifier circuit, which could interfere with the function of the amplifier circuit.
Wenn die Gehäuseplatte ein elektrisch isolierendes Material aufweist, auf das eine elektrisch leitende Schicht im ersten Bereichs derart aufgebracht ist, das eine Verformung der Gehäuseplatte auch die elektrisch leitende Schicht verformt oder deren Position verändert, kann auch elektrisch isolierendes Material als Basismaterial verwendet werden.If the housing plate has an electrically insulating material to which an electrically conductive layer is applied in the first region such that deformation of the housing plate also deforms or changes the position of the electrically conductive layer, electrically insulating material can also be used as the base material.
Es wird zudem auch ein Verstärkergerät für Audiosignale bereitgestellt, das eine Batterie zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung für das Verstärkergerät enthält. Zudem enthält das Verstärkergerät einen Eingang zum Empfangen von Eingangsaudiosignalen und eine Verstärkerschaltung zum Verstärken der Eingangsaudiosignale für einen Lautsprecher. Eine Benutzerschnittstelle enthält eine Eingabevorrichtung und eine Ausgabevorrichtung. Die Eingabevorrichtung besteht aus einem oder mehreren druckempfindlichen Schaltern zur Eingabe von Benutzerkommandos und die Ausgabevorrichtung besteht aus einer Leuchtdiode oder mehreren Leuchtdioden zum Ausgeben von optischen Signalen, die Zustände des Verstärkergeräts anzeigen.There is also provided an audio signal amplifier device including a battery for providing a supply voltage to the amplifier device. In addition, the amplifier device includes an input for receiving input audio signals and an amplifier circuit for amplifying the input audio signals for a speaker. A user interface includes an input device and an output device. The input device consists of one or more pressure-sensitive switches for input of user commands and the output device consists of one or more LEDs Light emitting diodes for outputting optical signals indicating states of the amplifier device.
Dadurch, dass die Benutzerschnittstelle auf wenige Komponenten beschränkt ist, kann das Verstärkergerät sehr klein ausgeführt werden. Das Verstärkergerät kann dann aufgrund seiner Baugröße in kleinen Bauräumen wie in Fahrzeugen, Fluggeräten und Taschen verbaut werden oder aber auch als Stereoanlage in unüblichen Räumen wie Bad, WC, usw. dienen. Zudem erreicht dieses Verstärkergerät vor allem einer Zielgruppe, die mit ihm Musik an Plätzen und Orten z. B. am Strand oder in der Wildnis spielen möchte, an denen Strom nicht in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Trotzdem kann ein Benutzer über den Schalter die für den Betrieb notwendigen Kommandos dem Verstärkergerät mitteilen und empfängt Rückmeldungen über die optische Anzeige.The fact that the user interface is limited to a few components, the amplifier device can be made very small. The amplifier unit can then be installed due to its size in small spaces such as vehicles, aircraft and bags or as a stereo in unusual rooms such as bathroom, toilet, etc. are used. In addition, this amplifier device reaches above all a target audience, with him music in places and places z. B. want to play on the beach or in the wild, where electricity is not available in sufficient quantity. Nevertheless, a user can tell the necessary commands for the operation of the amplifier device via the switch and receives feedback on the visual display.
In einer Ausführungsform weist das Verstärkergerät einen Schalter mit einem Kondensator auf, wobei durch Änderung des Drucks auf den Schalter eine Änderung der Kapazität des Kondensators bewirkt wird. Die Änderung der Kapazität wird zum Erfassen von Kommandos detektiert.In one embodiment, the amplifier device has a switch with a capacitor, wherein a change in the capacitance of the capacitor is effected by changing the pressure on the switch. The change in capacity is detected to detect commands.
Falls beim Erfassen von Kommandos die Häufigkeit der Änderung der Kapazität berücksichtigt wird, kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Kommandos detektiert werden.If the frequency of changing the capacity is taken into account when acquiring commands, a large number of different commands can be detected.
Falls das Verstärkergerät Ausgänge zur Ausgabe von Audiosignalen und zum Anschluss von externen Lautsprechern aufweist, kann der Verstärker besonders klein dimensioniert werden.If the amplifier unit has outputs for outputting audio signals and for connecting external speakers, the amplifier can be made very small.
Vorzugsweise ist die Ausgabevorrichtung zum Anzeigen eines Ladezustands der Batterie eingerichtet, damit der Benutzer die Batterie rechtzeitig wieder aufladen kann.Preferably, the output device is configured to indicate a state of charge of the battery so that the user can recharge the battery in time.
Zudem ist die Ausgabevorrichtung vorzugsweise auch zum Anzeigen des Verhältnisses zwischen den Lautstärkepegeln am Eingang und am Ausgang der Verstärkerschaltung eingerichtet. Damit kann der Benutzer kontrollieren, welche Verstärkerstufe er eingestellt hat.In addition, the output device is also preferably configured to indicate the ratio between the volume levels at the input and at the output of the amplifier circuit. This allows the user to control which amplifier stage he has tuned.
Mit einer Schnittstelle zum Empfangen von Einstellsignalen zum Einstellen der Farben, die von der optische Anzeige ausgeben werden, kann ein Benutzer das Verstärkergerät individuell einstellen.With an interface for receiving adjustment signals for adjusting the colors output from the visual display, a user can customize the amplifier device.
Mit einer Klasse D-Verstärkerschaltung ist es möglich, eine gute Signalqualität, mit der auch CDs wiedergegeben werden können, möglich. Grundsätzlich ist für die Funktionalität des gesamten Verstärkers ein Minimum an Bauteilen notwendig, was die Differenzierung gegenüber herkömmlichen Verstärkern aufzeigt.With a Class D amplifier circuit, it is possible to have a good signal quality, with which even CDs can be played back. Basically, a minimum of components is necessary for the functionality of the entire amplifier, which shows the differentiation compared to conventional amplifiers.
Die Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen gemäß den angefügten Figuren erläutert. Dabei zeigenThe invention will now be explained in embodiments according to the attached figures. Show
1 eine Anordnung elektronischer Gerate zur Wiedergabe von Audiosignalen; 1 an arrangement of electronic devices for reproducing audio signals;
2 ein Verstärkergerät in einer Schrägansicht; 2 an amplifier device in an oblique view;
3 ein Funktionsschaltbild des Verstärkergeräts; 3 a functional diagram of the amplifier device;
4 Details des Funktionsschaltbilds aus 3; 4 Details of the function diagram off 3 ;
5 weitere Details des Funktionsschaltbilds aus 3; 5 further details of the function diagram 3 ;
6 weitere Details des Funktionsschaltbilds aus 3; 6 further details of the function diagram 3 ;
7 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Zustandsübergängen des Verstärkergeräts; 7 a flowchart for illustrating state transitions of the amplifier device;
8 ein weiteres Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Zustandsübergängen des Verstärkergeräts; 8th another flowchart for illustrating state transitions of the amplifier device;
9 weitere Details des Funktionsschaltbilds aus 3; 9 further details of the function diagram 3 ;
10 eine Schrägansicht auf ein Gehäuse mit einem erfindungsgemäßen Schalter; 10 an oblique view of a housing with a switch according to the invention;
11 einen Schnitt durch das Gehäuse von 10; 11 a section through the housing of 10 ;
12 einen Schnitt durch einen Schalter einer weiteren Ausführungsform. 12 a section through a switch of another embodiment.
1 zeigt eine Anordnung 1 von verschiedenen Geräten zur Ausgabe von Audiosignalen. Die Anordnung 1 enthält ein Mobiltelefon 2, ein Verstärkergerät 3, einen Lautsprecher 4 und einen Computer 5. 1 shows an arrangement 1 from various devices for outputting audio signals. The order 1 contains a mobile phone 2 , an amplifier device 3 , a speaker 4 and a computer 5 ,
Das Mobiltelefon 2 besitzt eine Ausgangs-Klinkensteckdose 20, die über ein Audiokabel 10 mit einer Eingangs-Klinkensteckdose 14 des Verstärkergeräts 3 verbunden ist. Ein Ausgang des Verstärkergeräts 3 ist über ein Lautsprecherkabel 12 mit einem Lautsprecher 4 verbunden. In dem Mobiltelefon 2 sind Audiodateien gespeichert, mit denen Musik wiedergegeben werden kann. Entsprechend gibt das Mobiltelefon 2 an der Ausgangs-Klinkensteckdose 20 elektrische Signale als Audiosignale aus, die von dem Verstärkergerät 3 an seiner Klinkensteckdose 14 empfangen werden. Die empfangenen Audiosignale werden in dem Verstärkergerät 3 verstärkt und über das Lautsprecherkabel 12 an den Lautsprecher 4 ausgegeben, der daraufhin Musik wiedergibt. Das Verstärkergerät 3 weist zudem eine USB-Steckdose 40 auf. In diese kann ein USB-Kabel 11 eingesteckt werden kann, über das der Computer 5 mit dem Verstärkergerät 3 verbunden wird. Über das USB-Kabel 11 kann das Verstärkergerät 3 programmiert werden. Zudem kann eine in dem Verstärkergerät 3 vorhandene Batterie über das USB-Kabel 11 aufgeladen werden.The mobile phone 2 has an output jack socket 20 that have an audio cable 10 with an input jack socket 14 of the amplifier device 3 connected is. An output of the amplifier device 3 is via a speaker cable 12 with a speaker 4 connected. In the mobile phone 2 are audio files that can be used to play music. Accordingly, the mobile phone 2 at the output jack socket 20 electrical signals as audio signals coming from the amplifier device 3 at his jack socket 14 be received. The received Audio signals are in the amplifier device 3 amplified and over the speaker cable 12 to the speaker 4 output, which then plays music. The amplifier device 3 also has a USB socket 40 on. In this can be a USB cable 11 can be plugged in, over which the computer 5 with the amplifier device 3 is connected. Via the USB cable 11 can the amplifier device 3 be programmed. In addition, one in the amplifier device 3 existing battery via the USB cable 11 to be charged.
2 zeigt in einer Draufsicht eine Schrägansicht des Verstärkergeräts 3, das in einem Gehäuse 30 untergebracht ist. An der rechten Seite des Verstärkergeräts 3 sind die Klinkensteckdose 14 sowie die USB-Steckdose 40 angebracht. An der Vorderseite weist das Verstärkergerät 3 eine erste LED-(Leuchtdiode-)Leuchte 41, eine zweite LED-Leuchte 42 und eine dritte LED-Leuchte 43, die jeweils aus dem Gehäuse 30 herausragen, auf. Diese LED-Leuchten 41, 42 und 43 weisen jeweils mehrere Leuchtdioden auf. 2 shows in a plan view an oblique view of the amplifier device 3 that in a housing 30 is housed. At the right side of the amplifier unit 3 are the jack socket 14 as well as the USB socket 40 appropriate. At the front is the amplifier unit 3 a first LED (light emitting diode) light 41 , a second LED light 42 and a third LED light 43 each out of the case 30 stand out, up. These LED lights 41 . 42 and 43 each have a plurality of LEDs.
An der Oberseite des Verstärkergeräts 3 ist ein Druckschalter 150, der anhand einer Mulde 151 in der Oberseite erkennbar ist, vorgesehen. Mit dem Druckschalter kann ein Benutzer das Verstärkergerät 3 einstellen. Die Benutzerschnittstelle des Verstärkergeräts 3 besteht lediglich an Druckschalter 150 und den LED-Leuchten 41 bis 43. Die Außenmaße des Gehäuses 30 betragen Länge 100 mm, Breite 70 mm und Höhe 20 mm.At the top of the amplifier unit 3 is a pressure switch 150 that is due to a hollow 151 is recognizable in the top, provided. With the pressure switch, a user can the amplifier device 3 to adjust. The user interface of the amplifier device 3 exists only on pressure switch 150 and the LED lights 41 to 43 , The external dimensions of the housing 30 Length is 100 mm, width 70 mm and height 20 mm.
3 zeigt ein elektrisches Funktionsschaltbild des Verstärkergeräts 3. Das Verstärkergerät 3 weist die Klinkensteckdose 14, eine Verstärkerschaltung 16, eine Verstärkerschaltung 17, eine Verstärkungsfaktoreinstellung 15, eine Steuerschaltung 13 und eine Eingangsschaltung 18 auf. Die Klinkensteckdose 14 weist vier Eingänge S, T, R und B auf. Der Eingang S ist mit der Masse, der Eingang T ist über eine Leitung Audio INL mit einem Eingang IN der Verstärkerschaltung 16, die Eingänge R und B sind über die Leitung Audio INR mit einem Eingang IN der zweiten Verstärkerschaltung 17 verbunden. 3 shows an electrical functional diagram of the amplifier device 3 , The amplifier device 3 indicates the jack socket 14 , an amplifier circuit 16 , an amplifier circuit 17 , a gain setting 15 , a control circuit 13 and an input circuit 18 on. The jack socket 14 has four inputs S, T, R and B. The input S is grounded, the input T is via a line Audio INL to an input IN of the amplifier circuit 16 , the inputs R and B are via the line Audio INR to an input IN of the second amplifier circuit 17 connected.
Die Verstärkerschaltungen 16 und 17 weisen zudem jeweils einen Eingang G und Ausgänge SB und SD auf. Die Verstärkungsfaktoreinstellung 15 weist zwei Eingänge VS1 und VS2 sowie einen Ausgang auf. Der Eingang G der Verstärkerschaltungen 16 ist jeweils mit dem Ausgang der Verstärkungsfaktoreinstellung 15 verbunden.The amplifier circuits 16 and 17 also each have an input G and outputs SB and SD. The gain adjustment 15 has two inputs VS1 and VS2 and one output. The input G of the amplifier circuits 16 is in each case with the output of the gain adjustment 15 connected.
Die Verstärkungsfaktoreinstellung 15 weist Widerstände R2 und R3 auf, die als Spannungsteiler zwischen dem Spannungsversorgungsknoten V2 und der Masse vorgesehen sind, wobei der Widerstand R2 zwischen dem Spannungsversorgungsknoten V2 und dem Eingang VS1 liegt. Der Eingang VS1 ist gleichzeitig mit dem Ausgang verbunden. Der Widerstand R2 hat einen Wert von 100 Kilo Ohm, während der Widerstand R3 einen Wert von 470 Kilo Ohm hat. Zudem enthält die Verstärkungsfaktoreinstellung einen Widerstand R3, einen Transistor Q1, einen Widerstand R4 und einen Widerstand R5. Die Widerstände R4 und R5 bilden einen Spannungsteiler zwischen dem Ausgang VS2 und der Masse, wobei der Verbindungsknoten zwischen den Widerständen R4 und R5 mit der Basis des Transistors Q1 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Q1 ist mit der Masse und dessen Emitter mit einem ersten Anschluss des Widerstands R1 verbunden sind, dessen zweiter Anschluss mit dem Eingang VS1 verbunden ist.The gain adjustment 15 has resistors R2 and R3, which are provided as a voltage divider between the voltage supply node V2 and the ground, wherein the resistor R2 between the power supply node V2 and the input VS1 is located. Input VS1 is connected to the output at the same time. The resistor R2 has a value of 100 kilohms, while the resistor R3 has a value of 470 kilohms. In addition, the gain adjustment includes a resistor R3, a transistor Q1, a resistor R4, and a resistor R5. The resistors R4 and R5 form a voltage divider between the output VS2 and the ground, the connection node between the resistors R4 and R5 being connected to the base of the transistor Q1. The collector of the transistor Q1 is connected to ground and its emitter connected to a first terminal of the resistor R1 whose second terminal is connected to the input VS1.
Der Transistor Q1 ist als ein npn-Bipolartransistor ausgebildet. Der Widerstand R1 weist einen Wert von 30 Kilo Ohm, der Widerstand R4 zwischen dem Eingang VS2 der Basis des Transistors Q1 hat einen Wert von 1 Kilo Ohm und der Widerstand R5 weist einen Wert von 10 Kilo Ohm auf.The transistor Q1 is formed as an npn bipolar transistor. The resistor R1 has a value of 30 kilohms, the resistor R4 between the input VS2 of the base of the transistor Q1 has a value of 1 kilohm, and the resistor R5 has a value of 10 kilohms.
Die Steuerschaltung 13 enthält die Eingänge LBO, HBO, D+, D–, Sb1, Sd1, Sb2 und Sd2. Sie enthält zudem die Ausgänge VS1 und VS2, die über die Leitung VS1 mit dem Eingang VS1 bzw. über die Leitung VS2 mit dem Eingang VS2 der Verstärkungsfaktoreinstellung 15 verbunden sind. Die Eingangsschaltung 18 weist die Ausgänge HBO, LBO, D+, D– auf, die über gleichnamige Signale mit den jeweils gleichnamigen Eingängen der Steuerschaltung 13 verbunden sind. Der Ausgang Sb der Verstärkerschaltung 16 ist über das Signal Sb1 mit dem Eingang Sb1 der Steuerschaltung 13 verbunden. Dergleichen ist der Ausgang Sd der Verstärkerschaltung 16 über das Signal Sd1 mit dem Eingang Sd1 der Steuerschaltung 13, der Ausgang SB der zweiten Verstärkerschaltung 17 über das Signal Sb2 mit dem Eingang Sb2 der Steuerschaltung 13 und der Ausgang Sd über die Leitung Sd2 mit dem Eingang Sd2 der Steuerschaltung 13 verbunden.The control circuit 13 contains the inputs LBO, HBO, D +, D-, Sb1, Sd1, Sb2 and Sd2. It also contains the outputs VS1 and VS2, which are connected via line VS1 to input VS1 and via line VS2 to input VS2 of the gain setting 15 are connected. The input circuit 18 has the outputs HBO, LBO, D +, D-, via the same names with the same names of the inputs of the control circuit 13 are connected. The output Sb of the amplifier circuit 16 is via the signal Sb1 to the input Sb1 of the control circuit 13 connected. The same is the output Sd of the amplifier circuit 16 via the signal Sd1 to the input Sd1 of the control circuit 13 , the output SB of the second amplifier circuit 17 via the signal Sb2 to the input Sb2 of the control circuit 13 and the output Sd via the line Sd2 to the input Sd2 of the control circuit 13 connected.
Werden die Ausgangssignale der Steuerschaltung 13, VS1 und VS2 auf Hochohmig geschaltet, ergibt sich eine Spannung von 0 V an der Basis des Transistors Q1, der daraufhin sperrt. Am Ausgang der Verstärkungsfaktoreinstellung 15 ergibt sich somit eine Spannung von 3,4 V. Liegt dagegen der Eingang VS2 auf 4,1 V und ist der Ausgang der Steuerschaltung VS1 hochohmig geschaltet, so ergibt sich ein hohes Potential von 3,7 V an der Basis des Transistors Q1, der daraufhin durchschaltet. Die Spannung am Ausgang der Verstärkungsfaktoreinstellung 15 beträgt damit 0,9 V. Treibt die Steuerschaltung 13 den Ausgang VS1 aktiv gegen Masse, so ergibt sich eine Spannung von nahe 0 V, beispielsweise von 0,1 V, an dem Ausgang der Verstärkungsfaktoreinstellung 15.Be the output signals of the control circuit 13 , VS1 and VS2 switched to high impedance, there is a voltage of 0 V at the base of the transistor Q1, which then blocks. At the output of the gain adjustment 15 If, on the other hand, the input VS2 is at 4.1 V and the output of the control circuit VS1 is switched to high impedance, the result is a high potential of 3.7 V at the base of the transistor Q1, the then switches through. The voltage at the output of the gain adjustment 15 is thus 0.9 V. Drives the control circuit 13 the output VS1 active to ground, so there is a voltage of near 0 V, for example, of 0.1 V, at the output of the gain adjustment 15 ,
Je nach Eingangssignal VS1 und VS2 ergibt sich somit eine der drei genannten Spannungen am Ausgang der Verstärkungsfaktoreinstellung 15, der gleichzeitig mit dem Eingang G der Verstärkerschalung 16 und mit dem Eingang G der Verstärkerschalung 17 verbunden ist. Je nach Potential am Eingang G stellen die Verstärkerstufen 16 und 17 ihre Verstärkung, das heißt das Verhältnis zwischen Eingangsleistung und Ausgangsleistung, ein. Depending on the input signal VS1 and VS2 thus results in one of the three voltages mentioned at the output of the gain adjustment 15 simultaneously with the input G of the amplifier circuit 16 and with the input G of the amplifier formwork 17 connected is. Depending on the potential at the input G, the amplifier stages 16 and 17 their gain, that is, the ratio between input power and output power.
4 zeigt Details der Steuerschaltung 13. Die Steuerschaltung 13 enthält einen Mikrocontroller 131, neun Leuchtdioden 132 bis 140 und neun Widerstände 141 bis 149. Die Leuchtdioden 132 bis 140 sind mit ihrer Anode jeweils mit dem Versorgungsspannungsknoten V2 verbunden, während ihr jeweiliger Kathodenanschluss jeweils mit einem Anschluss einer der Widerstände 141 bis 149 verbunden sind. Die jeweiligen Reihenschaltungen von Leuchtdiode und Widerstand, die jeweils einen Wert von 470 Ohm aufweisen, werden mit dem jeweils zweiten Anschluss der Widerstände mit Ausgängen des Mikrokontrollers 131 angesteuert. Dabei bilden die Leuchtdioden 132, 133 und 134 mit ihren jeweiligen Widerständen 149, 148 bzw. 147 die erste LED-Leuchte 41, die Leuchtdioden 136, 136 und 137 mit ihren jeweiligen Widerständen 146, 145 und 144 die zweite LED-Leuchte 42 und die Leuchtdioden 138, 139 und 134 mit ihren jeweiligen Widerständen 143, 142 und 141 die dritte LED-Leuchte 43. 4 shows details of the control circuit 13 , The control circuit 13 contains a microcontroller 131 , nine LEDs 132 to 140 and nine resistors 141 to 149 , The light-emitting diodes 132 to 140 are connected with their anode respectively to the supply voltage node V2, while their respective cathode terminal in each case with a terminal of one of the resistors 141 to 149 are connected. The respective series connections of light-emitting diode and resistor, which each have a value of 470 ohms, are connected to the respective second terminal of the resistors with outputs of the microcontroller 131 driven. In this case, the light-emitting diodes form 132 . 133 and 134 with their respective resistances 149 . 148 respectively. 147 the first LED light 41 , the light-emitting diodes 136 . 136 and 137 with their respective resistances 146 . 145 and 144 the second LED light 42 and the light emitting diodes 138 . 139 and 134 with their respective resistances 143 . 142 and 141 the third LED light 43 ,
Die Leuchtdioden 132, 135 und 138 sind jeweils rote Leuchtdioden, die Leuchtdioden 133, 136 und 139 sind jeweils grüne Leuchtdioden und die Leuchtdioden 134, 137 und 140 jeweils blaue Leuchtdioden. Mit Hilfe der unterschiedlichen Farben der Leuchtdioden können jeweils viele Farben des sichtbaren Lichts gemischt werden, so dass mit jeder der Leuchten 41, 42 und 43 jeweils eine Vielzahl von Farben dargestellt werden.The light-emitting diodes 132 . 135 and 138 are each red LEDs, the LEDs 133 . 136 and 139 are each green LEDs and the LEDs 134 . 137 and 140 each blue LEDs. With the help of the different colors of the LEDs, many colors of the visible light can be mixed, so that with each of the lights 41 . 42 and 43 each a variety of colors are displayed.
Der Mikrocontroller 131 empfängt die Eingangssignale der Steuerschaltung 13 sowie ein Signal von dem Druckschalter 150. Der Mikrokontroller 131 gibt auch die Ausgangssignale der Steuerschaltung 13 sowie die Ansteuersignale für die Leuchtdioden 132 bis 140 aus.The microcontroller 131 receives the input signals of the control circuit 13 and a signal from the pressure switch 150 , The microcontroller 131 also outputs the output signals of the control circuit 13 and the drive signals for the LEDs 132 to 140 out.
Der Mikrokontroller 131 kann beispielsweise mit einem 16-Bit-Mikrokontroller, z. B. einem PIC 24 der Firma Microchip, realisiert sein.The microcontroller 131 For example, with a 16-bit microcontroller, z. A PIC 24 the company Microchip, be realized.
5 zeigt Details der Eingangsschaltung 18. Diese weist die USB-Steckdose 40 mit sechs Eingängen auf. Dazu gehören die Eingänge Versorgungsspannung 1, Daten 3 und 2, Masse 5 und Abschirmung 6. Abschirmung 6 und Masse 5 sind mit der internen Masse des Verstärkergeräts 3 verbunden. Der Eingang Spannungsversorgung 1 ist mit einem Kondensator C1 gegen Masse gepuffert und versorgt eine Eingangsspannung von nominal 5 V zwischen einem Versorgungsspannungsknoten V1 und der Masse. Die Dateneingänge 3 und 2 sind über Widerstände R43 bzw. R44 mit den Ausgängen D+ bzw. D– der Eingangsschaltung 18 verbunden. Der Versorgungsanschluss V1 ist über einen Widerstand R8 von 4 Ohm mit dem Versorgungsspannungsanschluss V2 verbunden, der seinerseits über eine Sicherung F2 mit einem ersten Anschluss der Batterie B1, deren zweiter Anschluss mit der Masse verbunden ist, verbunden ist. Die Höhe der Spannung über der Batterie B1 wird mithilfe einer Steuerschaltung 120 derart gesteuert, dass sie 3,7 V beträgt. Die Batterie B1 ist als Lithiumpolymer-Batterie ausgebildet und der Spannungsregelungs-IC ist zum Beispiel ein LTC 4070 der Firma Linear Technologies. 5 shows details of the input circuit 18 , This indicates the USB socket 40 with six inputs on. These include the inputs supply voltage 1, data 3 and 2, ground 5 and shield 6. Shield 6 and ground 5 are connected to the internal ground of the amplifier device 3 connected. The power supply input 1 is buffered to ground by a capacitor C1 and supplies a nominal 5V input voltage between a supply voltage node V1 and the ground. The data inputs 3 and 2 are via resistors R43 and R44 with the outputs D + and D- of the input circuit 18 connected. The supply terminal V1 is connected via a resistor R8 of 4 ohms to the supply voltage terminal V2, which in turn is connected via a fuse F2 to a first terminal of the battery B1, whose second terminal is connected to the ground. The amount of voltage across the battery B1 is controlled by a control circuit 120 controlled to be 3.7V. The battery B1 is formed as a lithium polymer battery, and the voltage regulation IC is, for example, an LTC 4070 manufactured by Linear Technologies.
Die Lithiumpolymer-Akkumulatoren sorgen dafür, dass ein tragbarer Einsatz möglich ist. Die Betriebsdauer beträgt aufgrund der hohen effizienten Energienutzung 10–20 h ohne Wiederaufladung der Polymerakku (bei 1000 Ah bis 1900 mAh), was auf den geringen Energieverbrauch hinweist und zudem den Entfall eines Monozellenfachs verantwortet. Wiederaufladbar ist das Gerät über eine Mini-USB-Buchse per Computer oder Netzteil. Im Gerät ist für die Steuerung der Ladung ein Standalone Lade 1C LTC 4077 verantwortlich. Dieser IC übernimmt die Absicherung vor Überladung bzw. den Algorithmus der Ladungscharakteristik für LIPO und LIION Akkus.The lithium polymer batteries ensure that a portable use is possible. The operating time is 10-20 h without recharging the polymer battery (at 1000 Ah to 1900 mAh) due to the high efficiency of energy use, which points to the low energy consumption and is also responsible for the elimination of a mono cell compartment. The device is rechargeable via a mini USB socket via computer or power supply. In the device is responsible for the control of the charge a standalone Lade 1C LTC 4077. This IC takes over protection against overcharging or the algorithm of the charge characteristic for LIPO and LIION batteries.
6 zeigt Details der Verstärkerschaltungen 16 und 17, die gleich aufgebaut sind. Die Verstärkerschaltung enthält einen Verstärker-IC 102 und einen Filter 101. Der Verstärker-IC 102 enthält zwei Audioeingänge IN– und IN+. Der Audioeingang IN– ist kapazitiv über einen Kondensator C10 mit der Masse verbunden, während der zweite Audioeingang IN+ über einen Kondensator C12 mit dem Eingang IN der Verstärkerschaltung 16 verbunden ist. Der Verstärker-IC 102 weist einen weiteren Eingang Gain auf, der mit dem Eingang G der Verstärkerschaltung 16 verbunden ist. 6 shows details of the amplifier circuits 16 and 17 that have the same structure. The amplifier circuit includes an amplifier IC 102 and a filter 101 , The amplifier IC 102 contains two audio inputs IN and IN +. The audio input IN- is capacitively connected to the ground via a capacitor C10, while the second audio input IN + is connected via a capacitor C12 to the input IN of the amplifier circuit 16 connected is. The amplifier IC 102 has another input Gain connected to the input G of the amplifier circuit 16 connected is.
Grundlegend wird pro Audiokanal ein Verstärker IC 102 des Typs TPA 2013 der Firma Texas Instruments verwendet. Diese integrierte Schaltung enthält Endstufe und Vorverstärker in einem Bauteil. Aufgrund der im Gerät direkten Speisung der Akkuspannung von 3,7 V ohne Gleichspannungs-Wandler leistet dieses 2 × 2,7 W Ausgangsleistung. Dem Ausgangssignal ist ein Ausgangsfilter Class D nachgeschaltet, der zusätzlich für die Audioqualität verantwortlich ist. Das analoge Audiosignal IN wird über die Koppelkondensatoren C12 an den Verstärker IC 102 übergeben und digital mittels Frequenzmodulation weiterverarbeitet.Basically, one amplifier IC per audio channel 102 TPA 2013 from Texas Instruments. This integrated circuit contains power amplifier and preamplifier in one component. Due to the direct power supply of the battery voltage of 3.7 V without DC-DC converter this provides 2 × 2.7 W output power. The output signal is followed by an output filter Class D, which is also responsible for the audio quality. The analog audio signal IN is sent via the coupling capacitors C12 to the amplifier IC 102 transferred and digitally processed by means of frequency modulation.
Der Verstärker-IC 102 gibt die Signale Sb und Sd aus und an Ausgängen Vout gibt der Verstärker-IC 102 verstärkte Audiosignal aus, die durch den Filter 101 geleitet werden und an Außenanschlüssen P1 und P2 des Verstärkergeräts 3 ausgegeben werden. An diese Außenanschlüsse können ein Lautsprecherkabel zur Verbindung mit einem externen Lautsprecher angeschlossen werden.The amplifier IC 102 outputs the signals Sb and Sd and at outputs Vout the amplifier IC 102 amplified audio signal coming out through the filter 101 and on external connections P1 and P2 of the amplifier device 3 be issued. These external connections can be connected to a speaker cable for connection to an external speaker.
An den Ausgangsanschlüsse P1 und P2 sind alle handelsüblichen passiven HiFi-Boxen aller Leistungsklassen über Kabel anschließbar. Das Audiosignal, das verstärkt werden soll, kann aus jeglichem lautstärkenregelbaren Speichermedium, wie zum Beispiel CD-Player, MP3-Player, Smartphon, Laptop, Desktop Computer und wird über Klinkensteckerkabel (3,5 mm) angeschlossen. Der Verstärker löst den Unterschied der Qualität zwischen MP3 und Digitalsignal CD auf.At the output connections P1 and P2, all commercially available passive HiFi boxes of all power classes can be connected via cable. The audio signal to be amplified can be made from any volume-controllable storage medium, such as CD player, MP3 player, smartphone, laptop, desktop computer and is connected via a 3.5mm jack cable. The amplifier resolves the difference in quality between MP3 and digital signal CD.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Zustandsübergängen der Zustände des Verstärkergeräts 3. Ein Grundzustand des Verstärkergeräts ist der Zustand Z2, in dem das Verstärkergerät 3 ausgeschaltet ist. Wenn ein Benutzer den Druckschalter zwei Sekunden lang drückt, geht das Verstärkergerät 3 in den Zustand Z1 über, in dem das Verstärkergerät 3 eingeschaltet ist und die Verstärkerstufe 3 eingestellt ist. Zudem wird an dem Ausgang eine so genannte Willkommensbeleuchtung angezeigt, indem die drei LED-Leuchten eine individuelle Farbe zwei Sekunden lang hell leuchten lassen. Nach Ablauf von zwei Sekunden wird die Helligkeit des Lichts auf einen niedrigeren Wert gedimmt. 7 shows a flowchart for illustrating state transitions of the states of the amplifier device 3 , A basic state of the amplifier device is the state Z2 in which the amplifier device 3 is off. When a user presses the pressure switch for two seconds, the amplifier device goes 3 in the state Z1 over, in which the amplifier device 3 is on and the amplifier stage 3 is set. In addition, a so-called welcome light is displayed at the exit, as the three LED lights illuminate an individual color for two seconds. After two seconds, the brightness of the light is dimmed to a lower value.
Um von einem Zustand, in dem das Gerät eingeschaltet ist, zurück in den Zustand Z2 zu kommen, muss der Druckschalter fünf Sekunden lang ununterbrochen gedrückt sein. Dann gehen auch alle LED-Leuchten aus.In order to return from a state in which the device is switched back to the state Z2, the pressure switch must be pressed continuously for five seconds. Then all LED lights go out too.
Durch Drücken der Taste von einer Sekunde gelangt das Gerät von dem Zustand Z1 in einen Zustand Z3, in dem ein Ladezustand der Batterie angezeigt wird. Dabei zeigen die LED-Leuchten den Ladungszustand der Batterie wie folgt an. Bei einer zumindest 95% geladenen Batterie blinken die LED-Leuchten gelb und bei 30% geladener Batterie blinken die LEDs rot und gelb.By pressing the key of one second, the device passes from the state Z1 to a state Z3, in which a state of charge of the battery is displayed. The LED lights indicate the state of charge of the battery as follows. When the battery is at least 95% charged, the LED lights flash yellow, and when the battery is 30% charged, the LEDs flash red and yellow.
Nach drei Sekunden springt das Verfahren wieder zu dem Zustand zurück, von dem es kam, bevor es den Zustand Z3 erreicht hat.After three seconds, the process returns to the state it came from before it reaches state Z3.
Wird der Schalter für zwei Sekunden gedrückt, wenn das Verstärkergerät 3 im Zustand Z1 ist, bleibt das Gerät eingeschaltet und die Verstärkerstufe wird auf 2 gestellt. Dabei wird die LED-Leuchte 43 ausgeschaltet. Die LED-Leuchten 41 und 42 leuchten in individuellen Farben.The switch is pressed for two seconds when the amplifier device 3 is in state Z1, the unit remains on and the amplifier stage is set to 2. In the process, the LED light becomes 43 switched off. The LED lights 41 and 42 shine in individual colors.
Vom Zustand Z4 wird in einen Zustand Z5 geschaltet, wenn der Druckschalter erneut für zwei Sekunden gedrückt wird. Im Zustand Z5 bleiben die LED-Leuchten 42 und 43 ausgeschaltet, während die LED-Leuchte 41 in einem individuellen Licht leuchten. Durch erneutes Drücken von zwei Sekunden Dauer gelangt das Verstärkergerät erneut zurück in den Zustand Z1.From state Z4 is switched to a state Z5 when the pressure switch is pressed again for two seconds. In state Z5 the LED lights remain 42 and 43 switched off while the LED light 41 shine in an individual light. By pressing again for two seconds, the amplifier unit returns to the state Z1.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Das Gerät wird über eine Ein-Taster Bedienung mit einem berührungslosen kapazitiver Sensor gesteuert, welche durch einen Analog Digital Wandler abgetastet wird. Hierbei sind folgende Funktionen über Tasterzeitpolling realisiert.
- – Ein-Aus Schaltung
- – Akkustatusanzeige
- – Schaltung der 3 Verstärkungsstufen
In summary, the device is controlled by a one-button operation with a non-contact capacitive sensor, which is scanned by an analog to digital converter. The following functions are realized via probe time polling. - - On-Off circuit
- - Battery status indicator
- - Circuit of the 3 gain stages
8 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von Zustandsübergängen des Verstärkergeräts. Dabei kann von einem der Zustände Z1, Z4 und Z5, in einen Zustand Z6 geschaltet werden, in dem alle drei LED-Leuchten 41, 42, 43 die Musiksignalpegel abbilden. Dies kann zum Beispiel durch Blinken oder durch entsprechende Farbübergänge im Rhythmus der Musik erfolgen. 8th shows a further flowchart for illustrating state transitions of the amplifier device. It can be switched from one of the states Z1, Z4 and Z5, in a state Z6, in which all three LED lights 41 . 42 . 43 represent the music signal levels. This can be done, for example, by flashing or by corresponding color transitions in the rhythm of the music.
Durch erneutes zweimaliges kurzes Betätigen des Tasters gelangt das Verstärkergerät 3 zurück in den entsprechenden Zustand Z1, Z4 oder Z5, aus dem es in den Zustand Z6 gelangt ist.Press the button twice again to enter the amplifier unit 3 back to the corresponding state Z1, Z4 or Z5, from which it has reached the state Z6.
In einer Ausführungsform sind unterschiedliche individuelle Farben für einen Benutzer abgespeichert, beispielsweise eine erste individuelle Farbe, eine individuelle zweite Farbe und eine dritte individuelle Farbe. Durch dreimaliges Betätigen der Taste kann ein von einer der individuellen Farbe zu der nächsten individuellen Farbe gewechselt werden. Durch jeweiliges dreimaliges kurzes Betätigen, dass heisst jeweils kürzer als 0,5 Sekunden, der Taste wird von einer Einstellung der individuellen Farbe zu der nächsten Einstellung gewechselt, bis wieder das ursprünglich eingestellte individuelle Farbe erreicht ist.In one embodiment, different individual colors are stored for a user, such as a first individual color, an individual second color, and a third individual color. By pressing the button three times, one of the individual colors can be changed to the next individual color. By briefly pressing each time three times, that is shorter than 0.5 seconds, the key is changed from one setting of the individual color to the next setting until the originally set individual color is reached again.
Die Funktionssteuerung und Abfrage übernimmt der flashbarer Mikrocontroller 131. Hierbei ist eine elektronische Selbsthaltung über MOSFET-Trennung der Verstärkerstufen integriert.Function control and polling are handled by the flashable microcontroller 131 , In this case, an electronic latch is integrated via MOSFET isolation of the amplifier stages.
Für die Visualisierung der jeweiligen Modi, gesteuert über den Taster, finden sich an der Stirnseite des Gerätes die drei LED-Leuchten, die jeweils mit drei RGB (rot grün blau) – Leuchtdioden realisiert sind. Diese zeigen folgendes an:
- – Anzeige An-Aus über individualisierbare Farbe aller 3 Dioden
- – Den Akkustatus mittels der Farben rot, gelb, grün
- – Verstärkerstufenanzeige über Anzahl (eins, zwei oder drei) der angezeigten LED-Leuchten
- – Den Ladungsmodus über blinkend individualisierte Farbe
For the visualization of the respective modes, controlled by the push button, the three LED lights are located on the front of the device, each realized with three RGB (red green blue) LEDs. These indicate the following: - - Display on-off via customizable color of all 3 diodes
- - The battery status by means of the colors red, yellow, green
- - Amplifier stage display by number (one, two or three) of the displayed LED lights
- - The charge mode via flashing individualized color
Die Farben können per Computer 5 mit über die USB-Schnittstelle geladen werden. Dazu wird ein Computerprogramm angeboten, die die entsprechende Programmierung des Mikrocontrollers 131 erlaubt.The colors can be computer 5 be charged via the USB interface. For this purpose, a computer program is offered, the corresponding programming of the microcontroller 131 allowed.
Die angesprochene Individualisierung ermöglicht, dass die Farben der LED-Leuchten mit einer Etuifarbe des Verstärkergeräts abgestimmt werden.The mentioned customization allows the colors of the LED lights to be matched with a patch color of the amplifier device.
9 zeigt Details des Verstärkungsgeräts 3 und veranschaulicht, wie mithilfe eines Kondensators 153, der Teil des Drucktasters 150 ist, die Betätigung des Drucktasters 150 detektiert wird. Die Schaltung zeigt einen Kondensator 153 mit Elektroden 151 und 152 und Ausschnitte aus dem Mikrokontroller 131. 9 shows details of the amplification device 3 and demonstrates how to use a capacitor 153 , the part of the push button 150 is, the operation of the push button 150 is detected. The circuit shows a capacitor 153 with electrodes 151 and 152 and excerpts from the microcontroller 131 ,
Der Mikrocontroller 131 enthält einen Eingangskondensator 1310, einen AD(Analog-Digital)-Wandler 1311, ein Register 1313, eine Auswertelogik 1314, einen DA(Digital-Analog)-Wandler 1312 und einen Schalter 1315. Der Kondensator 1310 ist mit einer Elektrode 151 mit einem Eingang E des Mikrocontrollers 131 verbunden, während die zweite Elektrode 151 mit der Masse verbunden ist. An den Eingang E des Mikrocontrollers sind auch die Elektrode 151, der Eingang des AD-Wandlers 1311 und ein Anschluss des Schalters 1315 angeschlossen. Der zweite Anschluss des Schalters 1315 ist mit dem Ausgang des DA-Wandlers 1312 verbunden. Der Ausgang des AD-Wandlers 1311 ist mit einem Eingang des Registers 1313 verbunden, dessen Ausgang mit Eingängen der Auswertelogik 1314 verbunden ist. Diese Auswertelogik 1314 steuert den DA-Wandler 1312 an. Die Elektrode 151 des Kondensators 153 ist mit dem Eingang E des Verstärkergeräts 3 verbunden, während die Elektrode 152 mit der Masse verbunden ist.The microcontroller 131 contains an input capacitor 1310 , an AD (analog-to-digital) converter 1311 , a register 1313 , an evaluation logic 1314 , a DA (digital-to-analog) converter 1312 and a switch 1315 , The capacitor 1310 is with an electrode 151 with an input E of the microcontroller 131 connected while the second electrode 151 connected to the ground. At the input E of the microcontroller are also the electrode 151 , the input of the AD converter 1311 and a connection of the switch 1315 connected. The second connection of the switch 1315 is with the output of the DA converter 1312 connected. The output of the AD converter 1311 is with an input of the register 1313 whose output is connected to inputs of the evaluation logic 1314 connected is. This evaluation logic 1314 controls the DA converter 1312 at. The electrode 151 of the capacitor 153 is connected to input E of the amplifier unit 3 connected while the electrode 152 connected to the ground.
Wenn der Schalter 1315 geschlossen wird, prägt der DA-Wandler 1312 eine Spannung von 2,5 V auf die Kondensatoren 153 und 1310. Anschließend wird der Schalter 1315 wieder geöffnet. Wird der Drucktaster 150 nicht betätigt, bleibt die Spannung im Wesentlichen konstant. In regelmäßigen zeitlichen Abständen wird die Spannung von dem AD-Wandler 1311 gemessen. Da die Spannung aufgrund von Selbstentladung sinken kann, wird nach einiger Zeit der Schalter 1315 geschlossen und die Spannung über den Kondensator 153 wieder auf 2,5 V geladen.When the switch 1315 is closed, shapes the DA converter 1312 a voltage of 2.5V on the capacitors 153 and 1310 , Subsequently, the switch 1315 opened again. Will the push button 150 not actuated, the voltage remains substantially constant. At regular intervals, the voltage from the AD converter 1311 measured. Since the voltage may drop due to self-discharge, after some time the switch will turn off 1315 closed and the voltage across the capacitor 153 again charged to 2.5V.
Drückt ein Benutzer auf den Druckschalter, bewegt er die Elektrode 152, die, wie in 3 zeigt, Teil des Gehäuses des Verstärkergeräts 3 ist, in Richtung der Elektrode 152. Falls Druck auf den Druckschalter ausgeübt wird, verringert sich somit der Abstand zwischen den Elektroden 151 und 152. Damit vergrößert sich die Kapazität des Kondensators 153. Da die Ladung konstant bleibt, verkleinert sich die Spannung gemäß der Formel „Ladung gleich Kapazität mal Spannung”. Die Spannung wird von dem AD-Wandler 1311 gemessen, das Messergebnis in dem Register 1313 gespeichert und entsprechend von der Auswerteschaltung 1314 ausgewertet, die aus der gespeicherten Spannung ermittelt, dass die Spannung sich verringert hat. Die Auswerteschaltung bestimmt den Spannungsverlauf über der Zeit und ermittelt daraus auch, wie lang und wie oft der Benutzer den Drucktaster gedrückt hat.When a user presses the pushbutton, he moves the electrode 152 that, as in 3 shows part of the housing of the amplifier device 3 is, in the direction of the electrode 152 , If pressure is applied to the pressure switch, thus the distance between the electrodes is reduced 151 and 152 , This increases the capacitance of the capacitor 153 , Since the charge remains constant, the voltage decreases according to the formula "charge equal to capacity times voltage". The voltage is from the AD converter 1311 measured, the measurement result in the register 1313 stored and accordingly from the evaluation circuit 1314 evaluated, which determines from the stored voltage that the voltage has decreased. The evaluation circuit determines the voltage curve over time and also determines how long and how often the user pressed the push button.
10 zeigt eine Schrägansicht auf ein Gehäuse 30 mit einem erfindungsgemäßen Schalter. 10 shows an oblique view of a housing 30 with a switch according to the invention.
Elemente mit gleichen Funktionen wie in den vorherigen Ausführungsformen sind in dieser Beschreibung grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements having the same functions as in the previous embodiments are basically provided with the same reference numerals in this specification.
Das Gehäuse 30 weist einen Gehäuserahmen 31 aus einer ersten, hier oben gezeigten, Gehäuseplatte 32 und einer zweiten, hier unten abgebildeten, Gehäuseplatte 33 auf. Die Gehäuseplatten 32 und 33 sind aus einem Metall, vorzugsweise aus Aluminium. Die Außenflächen des Aluminiums sind eloxiert, so dass diese Außenflächen elektrisch isolierend sind. Es ist erkennbar, dass bei der ersten Gehäuseplatte 32 auf seiner Oberseite eine Mulde 151 geformt ist. Diese Mulde 151 beruht darauf, dass die obere Gehäuseplatte 32, die die Oberseite des Gehäuserahmens bildet, in einem ersten Bereich 34 eine Vertiefung aufweist. Diese Vertiefung ist gefräst. Dadurch, dass die erste Gehäuseplatte 32 im ersten Bereich 34 dünner als in den übrigen Bereichen der ersten Gehäuseplatte 32 ausgeführt ist, ist der erste Bereich 34 formelastischer als die übrigen Bereiche.The housing 30 has a case frame 31 from a first, shown here above, housing plate 32 and a second, pictured below, housing plate 33 on. The housing plates 32 and 33 are made of a metal, preferably of aluminum. The outer surfaces of the aluminum are anodized, so that these outer surfaces are electrically insulating. It can be seen that at the first housing plate 32 on its top a hollow 151 is shaped. This hollow 151 based on the fact that the upper housing plate 32 , which forms the top of the housing frame, in a first area 34 having a recess. This recess is milled. As a result, the first housing plate 32 in the first area 34 thinner than in the remaining areas of the first housing plate 32 is executed, is the first area 34 more elastic than the other areas.
Wenn ein Benutzer mit seinem Finger von oben auf den ersten Bereich drückt, verformt sich der erste Bereich 34 derart, dass die erste Gehäuseplatte 32 dort eine Beule nach unten aufweist. Unterhalb des ersten Bereichs 34, also im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Sensor. Dieser ist als kapazitiver Sensor ausgeformt, der mindestens einen Kondensator enthält. Dieser Kondensator weist als Elektroden zwei Kondensatorplatten auf. Diese sind so angeordnet, dass das elektrische Feld zwischen den beiden Kondensatorplatten durch die Position und die Form der ersten Gehäuseplatte 32 im ersten Bereich 34 beeinflusst wird.When a user presses the first area with his finger from the top, the first area deforms 34 such that the first housing plate 32 there has a bump down. Below the first area 34 , so inside the case is a sensor. This is designed as a capacitive sensor, which contains at least one capacitor. This capacitor has two capacitor plates as electrodes. These are arranged so that the electric field between the two capacitor plates by the position and the shape of the first housing plate 32 in the first area 34 being affected.
Wenn die Gehäuseplatte 32 im ersten Bereich 34 nach unten gebeult ist, weist der Kondensator eine andere Kapazität auf, als wenn die erste Gehäuseplatte 32 im ersten Bereich 34 diese Beule nicht aufweist und gerade ist. Die Verformung der ersten Gehäuseplatte 32 bewirkt somit eine Änderung der Dielektrizität der Isolierung zwischen den Elektroden des Kondensators.If the housing plate 32 in the first area 34 bulged downward, the capacitor has a different capacity than when the first housing plate 32 in the first area 34 does not have this bump and is straight. The deformation of the first housing plate 32 thus causes a change in the dielectric of the insulation between the electrodes of the capacitor.
Weist der Kondensator eine konstante Ladung auf, verändert sich bei sich verändernder Kapazität die Spannung, was beispielweise über einen Analog-Digital-Wandler-Eingang des Mikrocontrollers eingelesen werden kann. Der Mikrocontroller wertet den Eingang seines Analog-Digital-Wandlers in regelmäßigen zeitlichen Abständen aus und bewertet anhand des Ausgangssignals, ob ein Benutzer auf die erste Gehäuseplatte 32 im ersten Bereich 34 drückt, wodurch der Schalter betätigt oder nicht betätigt wird.If the capacitor has a constant charge, the voltage changes as the capacitance changes, which can be read in, for example, via an analog-to-digital converter input of the microcontroller. The microcontroller evaluates the input of its analog-to-digital converter at regular time intervals and evaluates based on the output signal, whether a user on the first housing plate 32 in the first area 34 pushes, whereby the switch is actuated or not operated.
Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Elektroden des Kondensators unterhalb der ersten Gehäuseplatte 32 vorgesehen und die Verformung des ersten Gehäuseplatte bewirkt eine Änderung der Dielektrizität und nicht des Abstands der Elektroden voneinander wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel.In this embodiment, the two electrodes of the capacitor are below the first housing plate 32 is provided and the deformation of the first housing plate causes a change in the dielectric and not the distance of the electrodes from each other as in the previous embodiment.
11 zeigt einen Ausschnitt aus einer Schnittdarstellung des Gehäuses 30 aus 10. Der Schnitt zeigt einen Schichtaufbau von erster Gehäuseplatte 32, einer darunter liegenden Klebeschicht 36 und einer seinerseits unter der Klebeschicht liegende Platine 37. Die erste Gehäuseplatte 32 ist zwischen 1 mm und 0,35 mm dick, und zwar derart, dass sie an den Rändern der Gehäuseplatte am dicksten und nach innen verlaufend stetig dünner wird. In der Mitte des Gehäuses zwischen den Rändern ist die erste Gehäuseplatte 32 0,55 mm dick. Die Unterseite der ersten Gehäuseplatte 32 verläuft ein einer geraden Ebene. 11 shows a section of a sectional view of the housing 30 out 10 , The section shows a layer structure of the first housing plate 32 , an underlying adhesive layer 36 and a circuit board under the adhesive layer 37 , The first housing plate 32 is between 1 mm and 0.35 mm thick, in such a way that it becomes thickest at the edges of the housing plate and progressively thinner towards the inside. In the middle of the housing between the edges is the first housing plate 32 0.55 mm thick. The underside of the first housing plate 32 runs on a straight plane.
Somit entsteht von außen betrachtet eine konische Form. Zusätzlich gibt es die Mulde 151, in der die erste Gehäuseplatte nur 0,35 mm dick ist.This creates a conical shape when viewed from the outside. In addition, there is the trough 151 in which the first housing plate is only 0.35 mm thick.
Das Material der Gehäuseplatte 32 ist Aluminium. Die Oberseite der ersten Gehäuseplatte ist anders gestrichelt gezeichnet als der Rest der ersten Platte, um anzuzeigen, dass diese Oberseite eloxiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist auch die Unterseite der ersten Gehäuseplatte 32 eloxiert.The material of the housing plate 32 is aluminum. The top of the first housing plate is shown with a dashed line other than the remainder of the first plate to indicate that this top is anodized. In a preferred embodiment, the underside of the first housing plate is also 32 anodized.
An der Unterseite der ersten Gehäuseplatte 32 ist die Klebeschicht 36 angebracht, die 50 μm dick ist. Die Klebeschicht ist unterhalb der Mulde 151 unterbrochen, das heißt, unterhalb der Mulde 151 befindet sich keine Klebeschicht. Damit ist Platz zum Verbiegen der ersten Gehäuseplatte im Bereich der Mulde 151 geschaffen. An der Unterseite der Klebeschicht 36 ist die Platine 37 angebracht. Die erste Gehäuseplatte 32 und die Platine 37 sind somit miteinander verklebt. Auf der Oberseite der Platine 37 ist ein kapazitiver Sensor angebracht. Dieser enthält als Elektroden zwei Kondensatorplatten, die in einer Ebene parallel zu der Platine 37 und oberhalb der Platine 37 liegen. Bei Vorliegen einer Spannung zwischen beiden Elektroden entsteht ein elektrisches Feld, dessen Feldlinien jeweils in einem im wesentlichen Bogen oberhalb und unterhalb der Ebene, in der die Kondensatorplatten liegen, von einer Kondensatorplatte zu der anderen Kondensatorplatte verlaufen.At the bottom of the first housing plate 32 is the adhesive layer 36 attached, which is 50 microns thick. The adhesive layer is below the trough 151 interrupted, that is, below the hollow 151 there is no adhesive layer. This gives room for bending the first housing plate in the area of the trough 151 created. At the bottom of the adhesive layer 36 is the board 37 appropriate. The first housing plate 32 and the board 37 are thus glued together. On the top of the board 37 a capacitive sensor is attached. This contains as electrodes two capacitor plates, which are in a plane parallel to the board 37 and above the board 37 lie. When a voltage is present between the two electrodes, an electric field is produced whose field lines extend in each case from one capacitor plate to the other capacitor plate in a substantially arc above and below the plane in which the capacitor plates are located.
Drückt ein Benutzer auf die erste Gehäuseplatte in der Mulde, verbiegt sich die erste Platte im ersten Bereich 34. Die erste Gehäuseplatte 32 würde sich bei Druck auf andere Bereiche der ersten Gehäuseplatte 32 wesentlich weniger verbiegen, da sie dort stärker ausgeführt ist. Somit wird sichergestellt, dass nur bei Druck im Bereich der Mulde die erste Gehäuseplatte 32 dort so gebogen wird, dass dies das Feld des kapazitiven Sensors beeinflusst.When a user presses on the first housing plate in the trough, the first plate bends in the first area 34 , The first housing plate 32 would result in pressure on other areas of the first housing plate 32 bend much less because it is more powerful there. This ensures that only when pressure in the area of the trough the first housing plate 32 is bent there so that this affects the field of the capacitive sensor.
12 zeigt einen weiteren Schritt durch ein Verstärkergerät. Dabei ist der Unterschied zu den vorherigen Ausführungsformen, dass das Material der ersten Gehäuseplatte 32 ein elektrisch nicht-leitendes Material, beispielsweise ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff ist. Es ist auch möglich, Holz oder Karton oder andere geeignete nicht-leitende Materialien zu verwenden. 12 shows a further step through an amplifier device. The difference from the previous embodiments is that the material of the first housing plate 32 is an electrically non-conductive material, such as a carbon fiber reinforced plastic. It is also possible to use wood or cardboard or other suitable non-conductive materials.
Im ersten Bereich 34 befindet sich auf der Unterseite der Gehäuseplatte 32, dass heißt auf der Seite, die der Seite, in die die Mulde 151 geformt ist, gegenüberliegt, eine Silberschicht 38, die beispielsweise aufgesprüht ist. Bei Verformung der Gehäuseplatte im ersten Bereich wird die Silberschicht 38 nach unten bewegt. In dieser Ansicht sind auch die Elektroden des Kondensators des kapazitiven Sensors gezeigt. Es handelt sich dabei um eine erste Kondensatorplatte 391 und eine zweite Kondensatorplatte 392. Die zweite Kondensatorplatte 392 ist kreisförmig, während die erste Kondensatorplatte 391 ringförmig geformt ist und die zweite Kondensatorplatte 392 umschließt. Die erste Kondensatorplatte 391 und die zweite Kondensatorplatte 392 erstrecken sich in der gleichen Ebene E1, die parallel zu der Ebene E2, in der sich die Unterseite der Gehäuseplatte 32 erstreckt, liegt. Der Verlauf der elektrischen Feldlinien des Kondensators ist mit den Pfeilen angedeutet. Durch Änderung der Lage oder Form der Silberschicht 38 wird die Kapazität verändert, was durch Abtastung des AD-Wandlers des Mikrocontrollers detektiert wird, der seinerseits entsprechend den Benutzereingaben das Verstärkergerät steuert.In the first area 34 is located on the underside of the housing plate 32 That means on the side of the side in which the trough 151 is shaped, opposite, a silver layer 38 which is sprayed, for example. Upon deformation of the housing plate in the first area, the silver layer becomes 38 moved down. In this view, also the electrodes of the capacitor of the capacitive sensor are shown. It is a first capacitor plate 391 and a second capacitor plate 392 , The second capacitor plate 392 is circular, while the first capacitor plate 391 is annular and the second capacitor plate 392 encloses. The first capacitor plate 391 and the second capacitor plate 392 extend in the same plane E1, which is parallel to the plane E2, in which the bottom of the housing plate 32 extends, lies. The course of the electric field lines of the capacitor is indicated by the arrows. By changing the position or shape of the silver layer 38 the capacitance is changed, which is detected by sampling the AD converter of the microcontroller, which in turn controls the amplifier device according to the user inputs.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
-
Anordnungarrangement
-
22
-
Mobiltelefonmobile phone
-
33
-
Verstärkergerätamplifier device
-
44
-
Lautsprecherspeaker
-
55
-
Computercomputer
-
1010
-
AudiokabelAudio cable
-
1111
-
USB-KabelUSB cable
-
1212
-
LautsprecherkabelSpeaker Cable
-
1313
-
Steuerschaltungcontrol circuit
-
1414
-
Klinkensteckdosejack socket
-
1515
-
VerstärkungsfaktoreinstellungGain adjustment
-
1616
-
Verstärkerschaltungamplifier circuit
-
1717
-
Verstärkerschaltungamplifier circuit
-
1818
-
Eingangsschaltunginput circuit
-
3030
-
Gehäusecasing
-
3131
-
Gehäuserahmenhousing frame
-
3232
-
erste Gehäuseplattefirst housing plate
-
3333
-
zweite Gehäuseplattesecond housing plate
-
3434
-
erster Bereichfirst area
-
3535
-
eloxierte Schichtanodised layer
-
3636
-
Klebeschichtadhesive layer
-
3737
-
Platinecircuit board
-
3838
-
Silberschichtsilver layer
-
391391
-
Kondensatorplattecapacitor plate
-
392392
-
Kondensatorplattecapacitor plate
-
4040
-
USB-SteckdoseUSB socket
-
4141
-
erste LED-Leuchtefirst LED light
-
4242
-
zweite LED-Leuchtesecond LED light
-
4343
-
dritte LED-Leuchtethird LED light
-
101101
-
Filterfilter
-
102102
-
Verstärker-ICAmplifier IC
-
120120
-
Spannungsregelungs-ICVoltage control IC
-
131131
-
Mikrokontrollermicrocontroller
-
132–140132-140
-
Leuchtdiodeled
-
141–149141-149
-
Widerstandresistance
-
150150
-
Drucktasterpushbutton
-
151151
-
Platteplate
-
152152
-
Platteplate
-
153153
-
Kondensatorcapacitor
-
13101310
-
Kondensatorcapacitor
-
13111311
-
AD-WandlerADC
-
13121312
-
DA-WandlerDA converter
-
13131313
-
Registerregister
-
13141314
-
Auswerteschaltungevaluation
-
13151315
-
Schalterswitch
