WO2025076751A1 - 麦克风模块及除霜方法 - Google Patents

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    • H05B2214/02—Heaters specially designed for de-icing or protection against icing

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of acoustic-electric conversion, and in particular relates to a microphone module and a defrosting method.
  • a microphone is a device that converts sound signals into electrical signals and is commonly used in electronic terminals such as mobile phones, tablets, and voice recorders.
  • the sound hole of the microphone on the electronic terminal is generally a blind hole with a closed outer end, and the outer end of the sound hole is often provided with a decorative mesh cover.
  • the object of the present invention is to provide a microphone module and a defrosting method, which can remove water and/or ice in the sound hole of the microphone and ensure the normal performance of the microphone.
  • one side of the shell protrudes to form a mounting platform, and the sound unit and the heat conductive ring are both installed in the mounting platform.
  • the signal of the microphone is greater than or equal to the threshold, then after a first delay time, repeat the action of controlling the sound-emitting unit to emit sound to detect whether the signal of the microphone reaches the threshold;
  • a heating instruction is sent to the heating unit.
  • the heating unit turns off the heating action
  • the action of controlling the sound-emitting unit to emit sound is repeated to detect whether the signal of the microphone reaches the threshold.
  • the sound hole is located in the heat-conducting ring, and the heating unit is connected to the heat-conducting ring, and the heating unit can provide heat to the heat-conducting ring.
  • the heating unit can provide heat to the heat-conducting ring.
  • the gas in the blocked sound hole will also expand due to heat, pushing the water out of the sound hole, thereby removing the water, frost or ice in the sound hole, preventing the sound hole from being blocked, and ensuring the normal performance of the microphone; when the water, frost or ice in the sound hole is removed, the heating is stopped, which can effectively save power consumption.
  • FIG1 is a schematic diagram of the overall structure of a microphone module of the present invention.
  • FIG2 is a cross-sectional view of the microphone module of the present invention taken along the A-A direction in FIG1 ;
  • FIG3 is a schematic diagram of a three-dimensional exploded structure of a microphone module of the present invention.
  • FIG5 is a logic block diagram of the defrosting method of the present invention.
  • a microphone module including a shell 1 with a receiving space and a microphone 2 installed in the receiving space.
  • the microphone module also includes a heat-conducting ring 3 embedded in the shell 1 and a heating unit 4 connected to the heat-conducting ring 3.
  • a sound hole 31 corresponding to the position of the microphone 2 is formed inside the heat-conducting ring 3, and the heating unit 4 is used to provide heat to the heat-conducting ring 3.
  • a defrosting method including the following steps:
  • the sound hole 31 is located in the heat-conducting ring 3, and the heating unit 4 is connected to the heat-conducting ring 3.
  • the heating unit 4 can provide heat to the heat-conducting ring 3. In this way, under normal conditions, external sound can be transmitted to the microphone 2 through the sound hole 31 of the heat-conducting ring 3, thereby realizing a normal sound pickup function; when there is water, frost or ice in the sound hole 31, a heating instruction can be issued to the heating unit 4, and then the heating unit 4 performs a heating action, so that the heat-conducting ring 3 is heated, the frost or ice in the sound hole 31 will melt, and the water can evaporate faster when the temperature rises.
  • the gas in the blocked sound hole 31 will also expand due to the heat, pushing the water out of the sound hole 31, thereby removing the water, frost or ice in the sound hole 31, preventing the sound hole 31 from being blocked, and ensuring the normal performance of the microphone 2; when the water, frost or ice in the sound hole 31 is removed, the heating is stopped, which can effectively save power consumption.
  • the heating unit 4 is in the shape of an annular sheet, and is attached to a side of the heat-conducting ring 3 close to the receiving space, and an inner hole of the heating unit 4 surrounds the outer side of the sound hole 31 .
  • the heat-conducting ring 3 is made of heat-conducting materials, such as copper, aluminum, titanium and the like.
  • the sound hole 31 inside the heat-conducting ring 3 is in a truncated cone shape, and the narrow end of the sound hole 31 faces the receiving space of the shell 1, so that water or steam can be discharged to the outside from the sound hole 31 more easily.
  • a convex ring 32 is formed outwardly near the receiving space on the outside of the heat-conducting ring 3, and the convex ring 32 is embedded in the shell 1.
  • the heat-conducting ring 3 can be assembled with the shell 1 by bonding, riveting, etc., or can be connected with the shell 1 as a whole by injection molding.
  • the heating unit 4 may include a resistance layer coated on the inner wall of the acoustic hole 31 of the heat-conducting ring 3 , so that the heat generated by the heating unit 4 can be more efficiently used to remove water, frost or ice.
  • the microphone module further includes a circuit board 5 mounted in the receiving space and a waterproof membrane 6 attached to the side of the circuit board 5 close to the heating unit 4.
  • the microphone 2 is mounted on the side of the circuit board 5 away from the heating unit 4.
  • the circuit board 5 is provided with an acoustic channel 51 at a position corresponding to the position of the microphone 2, and the waterproof membrane 6 covers one end of the acoustic channel 51. The provision of the waterproof membrane 6 can prevent moisture from entering the microphone 2, and the reliability is higher.
  • the sound emitted by the sound-emitting unit 8 can be detected by the microphone 2.
  • the sound emitted by the sound-emitting unit 8 can form a detection signal of normal intensity after being detected by the microphone 2.
  • the detection signal formed after the microphone 2 detects the sound will be reduced.
  • the sound-emitting unit 8 and the microphone 2 together constitute a detection system for water, frost and ice in the sound hole 31.
  • the circuit board 5 integrates a judgment circuit for the strength of the detection signal. In this way, the load of the electronic terminal and the occupancy of the communication interface can be reduced.
  • the defrosting method further includes:
  • step S20 the current performance of the microphone 2 is detected. If the current performance of the microphone 2 is normal, the heating action of the heating unit 4 is turned off, which specifically includes:
  • the sound generated by the sound-generating unit 8 may be configured to be ultrasonic or infrasonic waves that are beyond the range of human hearing.

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Abstract

麦克风模块及除霜方法，麦克风模块，包括具有收容空间的外壳（1）以及安装于收容空间内的麦克风（2），麦克风模块还包括嵌置于外壳（1）内的导热环（3）以及连接于导热环（3）的加热单元（4），导热环（3）的内部形成和麦克风（2）位置对应的声孔（31），加热单元（4）用于给导热环（3）提供热量。除霜方法包括步骤：响应于加热指令，开启加热单元（4）的加热动作（S1）；检测麦克风（2）的当前性能，若麦克风（2）的当前性能正常，则关闭加热单元（4）的加热动作（S2）。本方案可以将声孔（31）内的水、霜或冰去除，防止声孔（31）堵塞，保证麦克风（2）的正常性能。

Description

麦克风模块及除霜方法 技术领域
本发明属于声电转换技术领域，尤其涉及麦克风模块及除霜方法。
 背景技术
麦克风是一种将声音信号转化为电信号的器件，常用于手机、平板电脑、录音笔等电子终端。
在相关技术中，电子终端上的麦克风声孔一般为外端封闭的盲孔，并且声孔外端经常有装饰性的网罩。
在户外条件下，雨水容易进入到声孔内，气温低于露点时可能结露或结霜，且内部水分很难蒸发，当气温低于冰点时，内部的水分还会结冰。水和冰均会导致声孔堵塞，影响麦克风的正常功能。
 技术问题
本发明的目的在于提供一种麦克风模块及除霜方法，能够去除麦克风声孔内的水和/或冰，保证麦克风的正常性能。
 技术解决方案
本发明的技术方案如下：
提供一种麦克风模块，包括具有收容空间的外壳以及安装于所述收容空间内的麦克风，所述麦克风模块还包括嵌置于所述外壳内的导热环以及连接于所述导热环的加热单元，所述导热环的内部形成和所述麦克风位置对应的声孔，所述加热单元用于给所述导热环提供热量。
进一步地，所述加热单元为环形片状，所述加热单元贴合于所述导热环的靠近所述收容空间的一侧，所述加热单元的内孔环绕于所述声孔外侧。
进一步地，所述麦克风模块还包括装配于所述收容空间内的电路板以及贴合于所述电路板的靠近所述加热单元的一侧的防水膜，所述麦克风装配于所述电路板背离所述加热单元的一侧，所述电路板的和所述麦克风位置对应处设有声通道，所述防水膜覆盖所述声通道的一端。
进一步地，所述麦克风模块还包括夹持于所述加热单元和所述防水膜之间的密封胶圈，所述密封胶圈的通孔环绕于所述声孔和所述声通道的外侧。
进一步地，所述外壳的一侧突出形成连接端，所述电路板包括自所述收容空间延伸至所述连接端内的连接引脚。
进一步地，所述麦克风模块还包括安装于所述外壳且和所述声孔的外端间隔设置的发声单元。
进一步地，所述外壳的一侧突出形成安装台，所述发声单元和所述导热环均安装于所述安装台内。
进一步地，提供一种除霜方法，用于如上任一项所述的麦克风模块，包括如下步骤：
响应于加热指令，开启加热单元的加热动作；
检测麦克风的当前性能，若所述麦克风的当前性能正常，则关闭加热单元的加热动作。
进一步地，所述响应于加热指令，开启加热动作之前，包括：
控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值；
若所述麦克风的信号大于或等于阈值，则在第一延迟时长之后，重复所述控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值的动作；
若所述麦克风的信号小于阈值，则向加热单元发出加热指令。
进一步地，所述检测麦克风的当前性能，若所述麦克风的当前性能正常，则关闭加热单元的加热动作，包括：
控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值；
若所述麦克风的信号大于或等于阈值，则所述加热单元关闭加热动作；
若所述麦克风的信号小于阈值，则在第二延迟时长之后，重复所述控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值的动作。
 有益效果
本发明的有益效果在于：
在本方案中，声孔位于导热环内，并且，加热单元连接于导热环，加热单元可以给导热环提供热量。如此，正常状态下，外部声音可以通过导热环的声孔传递给麦克风，从而实现麦克风正常的拾音功能；当声孔内有水、霜或者冰时，可以向加热单元发出加热指令，然后加热单元进行加热动作，使得导热环升温，声孔内的霜或冰会融化，水可以在升温时加速蒸发，同时，被堵的声孔内的气体还会受热膨胀，将水推出声孔，从而将声孔内的水、霜或冰去除，防止声孔堵塞，保证麦克风的正常性能；当声孔内的水、霜或冰去除后，停止加热，可以有效节约功耗。
 附图说明
图1为本发明麦克风模块的整体结构示意图；
图2为本发明麦克风模块在图1中A-A方向的剖视图；
图3为本发明麦克风模块的立体分解结构示意图；
图4为本发明除霜方法的流程示意图；
图5为本发明除霜方法的逻辑框图。
 本发明的实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
结合图1-3，提供一种麦克风模块，包括具有收容空间的外壳1以及安装于收容空间内的麦克风2，麦克风模块还包括嵌置于外壳1内的导热环3以及连接于导热环3的加热单元4，导热环3的内部形成和麦克风2位置对应的声孔31，加热单元4用于给导热环3提供热量。
基于上述麦克风模块，结合图4和图5，配套提供一种除霜方法，包括如下步骤：
S10、响应于加热指令，开启加热单元4的加热动作；
S20、检测麦克风2的当前性能，若麦克风2的当前性能正常，则关闭加热单元4的加热动作。
在本方案中，声孔31位于导热环3内，并且，加热单元4连接于导热环3，加热单元4可以给导热环3提供热量，如此，正常状态下，外部声音可以通过导热环3的声孔31传递给麦克风2，从而实现正常的拾音功能；当声孔31内有水、霜或者冰时，可以向加热单元4发出加热指令，然后加热单元4进行加热动作，使得导热环3升温，声孔31内的霜或冰会融化，水可以在升温时加速蒸发，同时，被堵的声孔31内的气体还会受热膨胀，将水推出声孔31，从而将声孔31内的水、霜或冰去除，防止声孔31堵塞，保证麦克风2的正常性能；当声孔31内的水、霜或冰去除后，停止加热，可以有效节约功耗。
进一步地，加热单元4为环形片状，加热单元4贴合于导热环3的靠近收容空间的一侧，加热单元4的内孔环绕于声孔31外侧。具体的，导热环3采用导热材料制成，如铜、铝、钛等材料，导热环3内部的声孔31呈圆台状，并且，声孔31的窄端朝向外壳1的收容空间内，水或蒸气更容易从声孔31排出到外界，导热环3外侧的靠近收容空间处朝外形成凸环32，该凸环32嵌入到外壳1内，导热环3可以通过粘接、铆接等和外壳1装配，也可以通过注塑方式和外壳1连接为一体；加热单元4和导热环3同轴，加热单元4采用电阻片，且加热单元4的外径大于导热环3的外径，加热单元4的内径大于声孔31窄端的直径，即声孔31接收的声音不会被阻挡，且加热单元4发出的热量可以通过导热环3传递给声孔31的孔壁，以传导给水、霜或冰，加速蒸发或融化。
在一些实施例中，加热单元4可以包括涂覆在导热环3的声孔31内壁的电阻层，如此，可以更高效地利用加热单元4产生的热量除去水、霜或冰。
进一步地，麦克风模块还包括装配于收容空间内的电路板5以及贴合于电路板5的靠近加热单元4的一侧的防水膜6，麦克风2装配于电路板5背离加热单元4的一侧，电路板5的和麦克风2位置对应处设有声通道51，防水膜6覆盖声通道51的一端。通过防水膜6的设置，可以防止水分进入到麦克风2内，可靠性更高。
进一步地，麦克风模块还包括夹持于加热单元4和防水膜6之间的密封胶圈7，密封胶圈7的通孔环绕于声孔31和声通道51的外侧。具体的，密封胶圈7可以采用硅胶圈，加热单元4、密封胶圈7和防水片外径相同且同轴，密封胶圈7和加热单元4的内径相同，通过设置密封胶圈7，可以保证声孔31至声通道51之间的密封性，防止水进入到外壳1的收容空间内，可靠性更高，此外，硅胶圈具有较高的耐热性能和隔热性能，一方面保证使用寿命，另一方面可以防止热量朝麦克风2传导，避免麦克风2因温度过高而性能不佳。
进一步地，麦克风模块还包括安装于外壳1且和声孔31的外端间隔设置的发声单元8。具体的，外壳1的一侧突出形成安装台12，发声单元8和导热环3均安装于安装台12内，麦克风2的端面和导热环3的端面均与安装台12的远离收容空间的一侧的端面平齐，麦克风模块在安装于电子终端时，可以从电子终端的壳体内部装配，然后安装台12和电子终端的壳体固定，且安装台12的端面和壳体的外表面平齐，安装方便，且安装后整体性更好。在本实施例中，发声单元8采用有源压电蜂鸣器，其具备功耗低和防水性能优良的特性，应当理解，在一些实现方式中，发声单元8也可以采用电磁式蜂鸣器。
进一步地，外壳1的一侧突出形成连接端11，电路板5包括自收容空间延伸至连接端11内的连接引脚52。连接引脚52用于给电路板5供电以及传输信号，电路板5进而给发声单元8和麦克风2供电和传输信号。
应当理解，发声单元8发出的声音可以被麦克风2检测到，当声孔31正常时，发声单元8所发声音被麦克风2检测后能形成正常的强度的检测信号，当声孔31被水、霜或者冰阻碍时，被麦克风2检测到的声音强度将减小，因此，麦克风2检测声音后形成的检测信号将减小，如此，发声单元8和麦克风2即共同构成了声孔31中水、霜和冰的检测系统，应当理解，电路板5中集成了检测信号强弱的判断电路，如此，可以减少电子终端的负荷以及通信接口的占用。
进一步地，基于发声单元8和麦克风2构成的检测系统，除霜方法的步骤S10之前，还包括：
S0、控制发声单元8发声，检测麦克风2的信号是否达到阈值；若麦克风2的信号大于或等于阈值，则在第一延迟时长T1之后，重复控制发声单元8发声，检测麦克风2的信号是否达到阈值的动作；若麦克风2的信号小于阈值，则向加热单元4发出加热指令。
具体的，在除霜功能开启后，每间隔第一延迟时长T1后，即做一次声孔31是否被水、霜和冰堵塞的检测动作，其中第一延迟时长T1可以根据实际情况进行适应性设置，如30s、60s、10min、0.5h、1h、2h、5h等等，该检测动作为发声单元8发声，由于发声单元8和声孔31间隔且位于同侧，发声单元8所发出的声音会进入声孔31，应当理解，发声单元8每次发出的声音参数相同，从而保证在检测时输入声孔31的声音信号是一致的，如此，声孔31被堵塞和未被堵塞的情况下，麦克风2接收到的声音强度会不同，通过比较麦克风2检测到的声音检测信号强度和阈值的大小即可判断声孔31是否被堵塞，其中，阈值通过实验室标定测试得到。当麦克风2的信号大于或等于阈值时，即相当于声孔31未被堵塞，此时，不进行除霜操作；当麦克风2的信号小于阈值时，相当于声孔31被堵塞，此时，则进行加热单元4的加热除霜动作。
进一步地，在步骤S20中，检测麦克风2的当前性能，若麦克风2的当前性能正常，则关闭加热单元4的加热动作，具体包括：
控制发声单元8发声，检测麦克风2的信号是否达到阈值；若麦克风2的信号大于或等于阈值，则加热单元4关闭加热动作；若麦克风2的信号小于阈值，则在第二延迟时长T2之后，重复控制发声单元8发声，检测麦克风2的信号是否达到阈值的动作。
应当理解，在本步骤中发声单元8所发的声音的参数和步骤S0中相同，阈值也相同，判断是否堵塞的方式也相同，在此不再赘述。在加热除霜的过程中，每隔第二延迟时长T2即进行堵塞检测动作，若不堵塞则关闭加热单元4的加热动作，可以有效地实现对声孔31内的水、霜和冰的去除，保证麦克风2性能的可靠性，并且，在检测到未堵塞后立刻停止加热，可以有效节约功耗，避免较高的温度下麦克风2的拾音质量下降。其中，第二延迟时长T2可以根据实际情况进行适应性设置，如设置为3s、5s、10s、15s、20s、30s等等。
为了避免发声单元8打扰到用户，在一些实现方式中，在泄漏检测时，可以设置为发声单元8发出的声音为人类听力范围之外的超声波或者次声波。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

  1. 一种麦克风模块，包括具有收容空间的外壳以及安装于所述收容空间内的麦克风，其特征在于，所述麦克风模块还包括嵌置于所述外壳内的导热环以及连接于所述导热环的加热单元，所述导热环的内部形成和所述麦克风位置对应的声孔，所述加热单元用于给所述导热环提供热量。
  2. 根据权利要求1所述的麦克风模块，其特征在于，所述加热单元为环形片状，所述加热单元贴合于所述导热环的靠近所述收容空间的一侧，所述加热单元的内孔环绕于所述声孔外侧。
  3. 根据权利要求2所述的麦克风模块，其特征在于，所述麦克风模块还包括装配于所述收容空间内的电路板以及贴合于所述电路板的靠近所述加热单元的一侧的防水膜，所述麦克风装配于所述电路板背离所述加热单元的一侧，所述电路板的和所述麦克风位置对应处设有声通道，所述防水膜覆盖所述声通道的一端。
  4. 根据权利要求3所述的麦克风模块，其特征在于，所述麦克风模块还包括夹持于所述加热单元和所述防水膜之间的密封胶圈，所述密封胶圈的通孔环绕于所述声孔和所述声通道的外侧。
  5. 根据权利要求3所述的麦克风模块，其特征在于，所述外壳的一侧突出形成连接端，所述电路板包括自所述收容空间延伸至所述连接端内的连接引脚。
  6. 根据权利要求1所述的麦克风模块，其特征在于，所述麦克风模块还包括安装于所述外壳且和所述声孔的外端间隔设置的发声单元。
  7. 根据权利要求6所述的麦克风模块，其特征在于，所述外壳的一侧突出形成安装台，所述发声单元和所述导热环均安装于所述安装台内。
  8. 一种除霜方法，其特征在于，用于如权利要求1-7任一项所述的麦克风模块，包括如下步骤：
    响应于加热指令，开启加热单元的加热动作；
    检测麦克风的当前性能，若所述麦克风的当前性能正常，则关闭加热单元的加热动作。
  9. 根据权利要求8所述的除霜方法，其特征在于，所述响应于加热指令，开启加热动作之前，包括：
    控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值；
    若所述麦克风的信号大于或等于阈值，则在第一延迟时长之后，重复所述控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值的动作；
    若所述麦克风的信号小于阈值，则向加热单元发出加热指令。
  10. 根据权利要求8所述的除霜方法，其特征在于，所述检测麦克风的当前性能，若所述麦克风的当前性能正常，则关闭加热单元的加热动作，包括：
    控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值；
    若所述麦克风的信号大于或等于阈值，则所述加热单元关闭加热动作；
    若所述麦克风的信号小于阈值，则在第二延迟时长之后，重复所述控制发声单元发声，检测所述麦克风的信号是否达到阈值的动作。
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