JP2014078938A

JP2014078938A - スピーカーシステム及びその測定方法

Info

Publication number: JP2014078938A
Application number: JP2013197958A
Authority: JP
Inventors: cheng-ping Liu; 正彬劉
Original assignee: Chiun Mai Communication Systems Inc
Current assignee: Chiun Mai Communication Systems Inc
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2014-05-01
Also published as: US20140098976A1; TW201415913A

Abstract

【課題】スピーカーの出力電力をリアルタイムに測定して調節することができるスピーカーシステム及びその測定方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係るスピーカーシステムは、オーディオアンプと、スピーカーと、検知抵抗と制御ユニットと、を備える。オーディオアンプとスピーカーと検知抵抗とは、互いに直列接続されて電流回路を形成し、オーディオアンプはスピーカーに動作電圧を供給し、制御ユニットは、検知抵抗及びオーディオアンプに電気的に接続されて、検知抵抗の電圧値をリアルタイムに測定し、且つ測定して得た電圧値及び検知抵抗の抵抗値に基づいてスピーカーを流れる電流のリアルタイムの電流値を計算して、スピーカーのリアルタイムの出力電力をさらに計算し、また、制御ユニットは、スピーカーのリアルタイムの出力電力とスピーカーの定格電力とを比較し、且つ出力電力が定格電力より大きい場合、オーディオアンプの出力電圧を低下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子装置のスピーカーシステムに関し、特に出力電力を測定して調節する機能を備えるスピーカーシステム及びそのスピーカーシステムの測定方法に関するものである。

電子装置のスピーカーは、オーディオファイルを放送している時、オーディオファイルの容量が大きすぎる或いは放送時間が長すぎる等の理由によって、オーバロード状態になり、スピーカーが損傷し易い。

上記の問題を解決するために、現在、一般的には、オーディオアンプがスピーカーに出力する動作電圧を制限することでスピーカーの出力電力を制御する。しかし、オーディオアンプとオーディオエンコーダとスピーカーとの抵抗には通常差異が存在するため、スピーカーの出力電力をその定格電力の範囲内に精確に制御することは難しく、かえって、スピーカーの出力電力が大き過ぎる或いは小さ過ぎることを招き易い。従って、スピーカーの長期使用に不利である。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、スピーカーの出力電力をリアルタイムに測定し、且つ調節することができるスピーカーシステム及びそのスピーカーシステムの測定方法を提供することを目的とする。

前記問題を解決するために、本発明に係るスピーカーシステムは、電子装置に用いられ、且つオーディオアンプと、スピーカーと、検知抵抗と、制御ユニットと、を備える。前記オーディオアンプと前記スピーカーと前記検知抵抗とは、互いに直列接続されて電流回路を形成し、前記オーディオアンプは、前記スピーカーに動作電圧を供給し、前記制御ユニットは、前記検知抵抗と前記オーディオアンプとに電気的に接続されて、前記検知抵抗の電圧値をリアルタイムに測定し、且つ測定して得た電圧値及び前記検知抵抗の抵抗値に基づいて前記スピーカーを流れる電流の電流値をリアルタイムに計算して、前記スピーカーのリアルタイムの出力電力をさらに計算し、また、前記制御ユニットは、前記スピーカーのリアルタイムの出力電力と前記スピーカーの定格電力とを比較し、且つ前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より大きい場合、前記オーディオアンプの出力電圧を低下させる。

また、前記問題を解決するために、本発明に係るスピーカーシステムの測定方法は、オーディオアンプが電圧を出力してスピーカーに動作電圧を供給することによって、前記オーディオアンプ、前記スピーカー及び前記検知抵抗が電流回路を形成するステップと、前記制御ユニットによって前記スピーカーの定格電力を設定するステップと、前記制御ユニットによって前記検知抵抗の両端の電圧値をリアルタイムに測定するステップと、前記制御ユニットによって前記スピーカーを流れる電流の電流値及び前記スピーカーの出力電力をリアルタイムに計算するステップと、前記制御ユニットによって前記スピーカーのリアルタイムの出力電力と前記スピーカーの定格電力とを比較し、前記制御ユニットは、前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より小さい場合、前記オーディオアンプに現在の出力電圧を維持させ、前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より大きい場合、前記オーディオアンプの出力電圧を低下させるステップと、を備える。

従来の技術とは異なり、本発明のスピーカーシステムは、オーディオアンプとスピーカーとの間に検知抵抗を直列接続させ、且つ検知抵抗の両端にフィルタ及び制御ユニットをそれぞれ電気的に接続させることによって、検知抵抗の電圧値をリアルタイムに測定する。また、制御ユニットを介して、スピーカーのリアルタイムの電流値及びリアルタイムの出力電力を計算し、且つスピーカーがオーバロード状態で作動しているかどうかを判定して、スピーカーの出力電力を調節する。よって、本発明は、スピーカーを効果的に保護でき、スピーカーの使用寿命を延ばすことができる。

本発明の実施形態に係るスピーカーシステムの機能モジュールを示す図である。図１に示したスピーカーシステムがスピーカーの出力電力を測定する時のフローチャートである。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るスピーカーシステム１００は、携帯電話機及びパソコン等のスピーカーを備える電子装置（図示せず）に用いられ、前記電子装置のスピーカーの出力電力をリアルタイムに測定する。

スピーカーシステム１００は、オーディオアンプ１０と、スピーカー２０と、検知抵抗３０と、フィルタ４０と、制御ユニット５０と、を備える。オーディオアンプ１０は、スピーカー２０に電気的に接続されて、スピーカー２０に動作電圧を供給する。本実施形態において、オーディオアンプ１０は、スピーカー２０に出力電圧Ｖｏを供給する。

スピーカー２０はオーディオファイルを放送するために用いられ、オーディオアンプ１０の出力電圧Ｖｏに基づいて、所定の出力電力によって作動する。また、スピーカー２０は定格電力を有する。スピーカー２０が出力した電力が前記定格電力より小さい場合、スピーカー２０は安全に作動することを示す。逆に、スピーカー２０が出力した電力が前記定格電力より大きい場合、スピーカー２０はオーバロードの作動状態にあることを示す。

検知抵抗３０がオーディオアンプ１０とスピーカー２０との間に直列接続されると、オーディオアンプ１０、スピーカー２０及び検知抵抗３０は、電流回路を形成する。検知抵抗３０は、スピーカー２０が作動する時にスピーカー２０を流れる電流を測定するために用いられる。本実施形態において、検知抵抗３０の抵抗値はＲｅｘｔであり、且つ１Ωより小さい。

フィルタ４０は検知抵抗３０の両端に電気的に接続される。本実施形態において、フィルタ４０はローパスフィルタであり、スピーカーシステム１００の中の高周波信号（例えば、Ｄ類高周波信号）を取り除くために用いられる。これにより制御ユニット５０は、検知抵抗３０から精確な直流電圧を獲得することができる。

制御ユニット５０は、フィルタ４０及びオーディオアンプ１０にそれぞれ電気的に接続される。また、制御ユニット５０は、電子装置の中央演算処理装置（ＣＰＵ）であることができ、且つアナログデジタル変換器を備える。また、制御ユニット５０は、検知抵抗３０の両端の電圧値をリアルタイムに測定し、且つこの電圧値をデジタル信号に変換して計算する。また、制御ユニット５０は、検知抵抗３０から測定して得た電圧値及び検知抵抗３０の抵抗値を介して、検知抵抗３０のリアルタイムの電流値（つまり、スピーカー２０を流れる電流の電流値）を取得した後、前記リアルタイムの電流値とオーディオアンプ１０の出力電圧とに基づいて、スピーカー２０の現在出力電力を計算して得る。さらに、制御ユニット５０は、スピーカー２０のリアルタイムの出力電力とスピーカー２０の定格電力とを比較して、スピーカー２０がオーバロード状態にあるかどうかを判断する。

制御ユニット５０が測定して得たスピーカー２０のリアルタイムの出力電力がスピーカー２０の定格電力より小さい場合、オーディオアンプ１０は、現在の出力電圧Ｖｏを保つ。制御ユニット５０が測定して得たスピーカー２０のリアルタイムの出力電力がスピーカー２０の定格電力より大きい場合、制御ユニット５０は、スピーカー２０がオーバロード状態にあることを知り、オーディオアンプ１０を制御して、オーディオアンプ１０の出力電圧Ｖｏを調節して低下させる。スピーカー２０のリアルタイムの出力電力がスピーカー２０の定格電力まで低下されると、制御ユニット５０は、オーディオアンプ１０の現在の出力電圧Ｖｏを維持させる。

図２に示すように、上記のスピーカーシステム１００を備える電子装置は、スピーカー２０を使用して作動する場合、例えばスピーカー２０によってオーディオファイルを放送する時に、下記の方法に従ってスピーカー２０の出力電力を測定する。

ステップＳ０１において、オーディオアンプ１０は、所定の出力電圧Ｖｏをスピーカー２０の動作電圧として、スピーカー２０に供給する。この時、オーディオアンプ１０、スピーカー２０及び検知抵抗３０は、電流回路を形成する。

ステップＳ０２において、制御ユニット５０は、スピーカー２０の定格電力を設定する。この定格電力は、スピーカー２０が安全に作動する際に必要とする閾値である。

ステップＳ０３において、制御ユニット５０は、検知抵抗３０の両端の電圧値Ｖｅｘｔをリアルタイムに測定する。

ステップＳ０４において、制御ユニット５０は、検知抵抗３０の電圧値Ｖｅｘｔ及び検知抵抗３０の抵抗値Ｒｅｘｔを介して、スピーカー２０を流れる電流のリアルタイムの電流値Ｉｅｘｔを計算する。本実施形態において、Ｉｅｘｔ＝Ｖｅｘｔ／Ｒｅｘｔ。

ステップＳ０５において、制御ユニット５０は、前記リアルタイムの電流値Ｉｅｘｔ及びスピーカー２０の動作電圧Ｖｏに基づいて、スピーカー２０のリアルタイムの出力電力を計算して得る。

ステップＳ０６において、制御ユニット５０は、スピーカー２０のリアルタイムの出力電力とスピーカー２０の定格電力とを比較する。前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より小さい場合、スピーカー２０は安全な出力電力の範囲内で作動することを示すので、以下のステップＳ０７を実行する。また、前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より大きい場合、スピーカー２０はオーバロード状態にあることを示すので、以下のステップＳ０８を実行する。

ステップＳ０７において、スピーカー２０は現在の出力電力を保つように作動する。
ステップＳ０８において、制御ユニット５０は、オーディオアンプ１０の出力電圧を低下することで、スピーカー２０のリアルタイムの出力電力を、スピーカー２０の定格電力まで、又は定格電力以下まで低下させる。これにより、スピーカー２０は、その定格電力で作動するか或いはその定格電力以下で作動するため保護される（つまり、損傷しない）。

本実施形態において、制御ユニット５０により測定されたスピーカー２０の出力電力、前記出力電力とスピーカー２０の定格電力との比、及びスピーカー２０がオーバロード状態にあるかどうか等の情報は、電子装置の表示パネルによって表示させることができるので、ユーザーは検査に便利である。

上記の実施形態から分かるように、本発明のスピーカーシステム１００は、オーディオアンプ１０とスピーカー２０との間に検知抵抗３０を直列接続させ、且つ検知抵抗３０の両端にフィルタ４０及び制御ユニット５０をそれぞれ電気的に接続させることによって、検知抵抗３０の電圧値をリアルタイムに測定する。また、本発明は、制御ユニット５０を介して、スピーカー２０のリアルタイムの電流値及びスピーカー２０のリアルタイムの出力電力を計算し、且つスピーカー２０がオーバロード状態で作動しているかどうかを判定して、スピーカー２０の出力電力を調節する。これにより、スピーカー２０を効果的に保護でき、スピーカー２０の使用寿命を延ばすことができる。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであるのは、言うまでもない。

１０オーディオアンプ
２０スピーカー
３０検知抵抗
４０フィルタ
５０制御ユニット
１００スピーカーシステム

Claims

電子装置に用いられるスピーカーシステムであって、前記スピーカーシステムは、オーディオアンプと、スピーカーと、検知抵抗と制御ユニットと、を備え、前記オーディオアンプと前記スピーカーと前記検知抵抗とは、互いに直列接続されて電流回路を形成し、前記オーディオアンプは前記スピーカーに動作電圧を供給し、前記制御ユニットは前記検知抵抗と前記オーディオアンプとに電気的に接続されて、前記検知抵抗の電圧値をリアルタイムに測定し、且つ測定して得た電圧値及び前記検知抵抗の抵抗値に基づいて前記スピーカーを流れる電流の電流値をリアルタイムに計算して、前記スピーカーのリアルタイムの出力電力をさらに計算し、
また、前記制御ユニットは、前記スピーカーのリアルタイムの出力電力と前記スピーカーの定格電力とを比較し、且つ前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より大きい場合、前記オーディオアンプの出力電圧を低下させることを特徴とするスピーカーシステム。
前記制御ユニットは、測定して得た前記スピーカーのリアルタイムの出力電力と前記スピーカーの定格電力とを比較し、前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より小さい場合、前記オーディオアンプは、現在出力電圧を維持することを特徴とする請求項１に記載のスピーカーシステム。
前記検知抵抗の両端に電気的に接続され、且つ前記制御ユニットに電気的に接続されて、高周波信号を取り除くために用いられるフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスピーカーシステム。
前記フィルタはローパスフィルタであり、前記スピーカーシステムの中の高周波信号を取り除くために用いられ、前記制御ユニットは、前記フィルタによって前記検知抵抗の正確な直流電圧を獲得することができることを特徴とする請求項３に記載のスピーカーシステム。
前記制御ユニットにより測定された前記スピーカーの出力電力及び前記スピーカーがオーバロード状態にあるかどうかの情報は、前記電子装置の表示ユニットにより表示されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカーシステム。
オーディオアンプは電圧を出力してスピーカーに動作電圧を供給することによって、前記オーディオアンプ、前記スピーカー及び検知抵抗が電流回路を形成するステップと、
前記制御ユニットによって前記スピーカーの定格電力を設定するステップと、
前記制御ユニットによって前記検知抵抗の両端の電圧値をリアルタイムに測定するステップと、
前記制御ユニットによって前記スピーカーを流れる電流の電流値及び前記スピーカーの出力電力をリアルタイムに計算するステップと、
前記制御ユニットによって前記スピーカーのリアルタイムの出力電力と前記スピーカーの定格電力とを比較し、前記制御ユニットは、前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より小さい場合、前記オーディオアンプに現在出力電圧を維持させ、前記リアルタイムの出力電力が前記定格電力より大きい場合、前記オーディオアンプの出力電圧を低下させるステップと、
を備えることを特徴とするスピーカーシステムの測定方法。
前記検知抵抗の抵抗値は１Ωより小さく、前記制御ユニットは、前記検知抵抗の両端のリアルタイムの電圧値及び前記検知抵抗の抵抗値に基づいて、前記スピーカーを流れる電流の電流値をリアルタイムに計算し、さらに前記スピーカーのリアルタイムの電流値及び前記スピーカーの動作電圧に基づいて、前記スピーカーのリアルタイムの出力電力を計算することを特徴とする請求項６に記載のスピーカーシステムの測定方法。
前記スピーカーのリアルタイムの出力電力が前記定格電力より大きい場合、前記スピーカーはオーバロードの作動状態にあり、前記制御ユニットは、前記オーディオアンプの出力電圧を低下させることによって、前記スピーカーの出力電力を前記スピーカーの定格電力に低下させるか、又は前記定格電力以下まで低下させることを特徴とする請求項７に記載のスピーカーシステムの測定方法。