專(zhuān)利名稱(chēng)：電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)發(fā)聲方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車(chē)輛喇叭，尤其無(wú)觸點(diǎn)的電子喇叭的電子模塊如何適應(yīng)組裝后的喇叭機(jī) 械特性及隨著時(shí)間的推移自身狀態(tài)和環(huán)境的變化仍能高效發(fā)聲，符合性能、壽命指標(biāo)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的觸點(diǎn)式汽車(chē)?yán)?，主要因?yàn)槠溆|點(diǎn)的壽命比較短，很多都用電子穩(wěn)頻的方式控制 觸點(diǎn)的通斷，穩(wěn)頻的方法很多，如基于RC振蕩、晶體、陶瓷及用集成電路、單片機(jī)等，無(wú)論 其采用那種方法，雖然解決了觸點(diǎn)壽命的問(wèn)題，但仍有以下幾個(gè)問(wèn)題難以解決
1、 生產(chǎn)制造過(guò)程復(fù)雜。
需要逐個(gè)喇叭匹配頻率參數(shù)，即找到聲級(jí)最高的頻率點(diǎn)，再焊接相應(yīng)參數(shù)的器件或在單片 機(jī)等可編程器件中寫(xiě)入相應(yīng)的參數(shù)。因?yàn)槔缺旧頇C(jī)械制造工藝的關(guān)系，喇叭整體自振頻率 分布在一定的范圍內(nèi)，使電路的穩(wěn)頻頻率與機(jī)械自振頻率不同，從而影響其發(fā)聲的聲級(jí)。
2、 因?yàn)榄h(huán)境溫度的影響及其他短時(shí)或長(zhǎng)期的機(jī)械作用影響，使自振頻率發(fā)生了偏移，從而導(dǎo) 致頻率不匹配，聲級(jí)變化，目前無(wú)法解決。
3、 電子電路本身決定控制頻率的器件的參數(shù)受到溫度等影響，從而導(dǎo)致頻率不匹配，聲級(jí)變 化，目前靠提高器件穩(wěn)定性來(lái)解決，成本高。
4、 因?yàn)殚L(zhǎng)期違背自然特性使用，使膜片壽命降低。
5 、以上的問(wèn)題其實(shí)也同樣存在于另 一個(gè)控制參數(shù)——通電率上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述這些問(wèn)題。
先看一下喇叭結(jié)構(gòu)示意圖，圖1是一般的采用電子模塊控制的喇叭的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本 發(fā)明用到的傳感部分的結(jié)構(gòu)示意。圖中人為定義了膜片動(dòng)鐵心組合的運(yùn)動(dòng)方向即6上升方向 和7下降方向，它包括一般電子喇叭的內(nèi)部構(gòu)成，2動(dòng)鐵心與5動(dòng)鐵心臺(tái)階與1膜片鉚接在 一起，1膜片外圍被固定在12外殼上，3線圈及其骨架與4靜鐵心固定在12外殼底部。
一、 測(cè)控方法。
喇叭鳴叫工作時(shí)，是以"線圖通電周期+線圏斷電周期'，的不斷循環(huán)驅(qū)動(dòng)膜片運(yùn)動(dòng)發(fā)出 聲音，此每秒循環(huán)的次數(shù)即頻率，通電周期占"通電周期+斷電周期"的比例即通電率。以 線圈通電時(shí)的電流變化波形為一個(gè)波，接近剛通電時(shí)刻的稱(chēng)為波頭，接近將斷電時(shí)刻的稱(chēng)為 波尾。
1、 電流波形特征搜索法。 a)基本依據(jù)
平衡波是電流最小，效率最高的標(biāo)志，電流陡升頻率點(diǎn)(未陡升時(shí))是聲級(jí)最大的標(biāo) 志。根據(jù)電流波形特征與最大聲級(jí)頻率點(diǎn)的關(guān)系，確定最大聲級(jí)頻率點(diǎn)。通電時(shí)的電 流波形在逐漸接近并低于最大聲級(jí)頻率點(diǎn)時(shí)波尾高，在最大聲級(jí)頻率點(diǎn)波形首尾平衡 (我稱(chēng)之為平衡波)，在高于該頻率點(diǎn)時(shí)波頭高。該波形特征在以一定頻率鳴叫的開(kāi) 始若干個(gè)周期內(nèi)并不顯現(xiàn)，在工作電壓低時(shí)特征顯現(xiàn)需更多個(gè)工作周期，且隨著電壓 的降低在一定通電率下波形特征可能會(huì)有所變化，如沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的平衡波，或平衡波的 頻率范圍很窄，比較容易看到的是波最高峰在波頭或在波尾的變化，這頭尾中間的變 化點(diǎn)即對(duì)應(yīng)著最大聲級(jí)頻率點(diǎn)。在低電壓波形特征不明顯時(shí)，加大通電率，增加頻率 變化等可使特征顯現(xiàn)。低電壓時(shí)實(shí)際有2個(gè)變化點(diǎn)，一個(gè)時(shí)靠近通電周期開(kāi)始處的上 升段，經(jīng)歷由普通變緩再變陡的過(guò)程，另一個(gè)是近結(jié)束處，經(jīng)歷由普通變陡的過(guò)程，用 微分可以找到變化點(diǎn)，前一個(gè)變化點(diǎn)的再變陡的點(diǎn)對(duì)應(yīng)最大聲級(jí)點(diǎn)。
b) 對(duì)應(yīng)關(guān)系在一定頻率鳴叫下，電流上表現(xiàn)有最小電流點(diǎn)和電流陡升點(diǎn)，前者對(duì) 應(yīng)平衡波，后者對(duì)應(yīng)尾峰消失點(diǎn)，前者頻率比后者低，有時(shí)兩者會(huì)是合一的，最 佳頻率點(diǎn)即在此2點(diǎn)之間，電流陡升點(diǎn)對(duì)應(yīng)聲級(jí)陵落點(diǎn)，其前面尚未陵升處即最 大聲級(jí)點(diǎn)。取平衡波點(diǎn)更利于嘲叭的壽命，穩(wěn)定性好；取尾峰消失點(diǎn)，聲級(jí)最大， 兩者聲級(jí)相差很小。
c) 硬件電流取樣經(jīng)過(guò)放大處理后，可以如圖5所示，直接接入A/D,用軟件進(jìn)行 處理，也可以如圖3、圖4等先由硬件處理，這樣實(shí)時(shí)性務(wù)纖些。
d) 步驟
i. 檢測(cè)工作電壓，確定后面采用的通電率，也可對(duì)頻率范圍做調(diào)整，電壓低則 最大聲級(jí)頻率點(diǎn)也會(huì)低一點(diǎn)，例如可能11. 4V比13V低約2Hz， 9V又低約4Hz。
ii. 從某一頻率開(kāi)始，變化頻率，掃過(guò)該喇叭可能的最大聲級(jí)頻率段，邊掃邊檢 測(cè)波形的前峰和后峰，例如，從高頻往低頻掃，僅用AD判斷的話，在剛巧出 現(xiàn)尾峰高于頭峰時(shí)，即停止掃描；在只能看到單個(gè)峰時(shí)，也可以判斷峰在頭 變?yōu)樵谖仓畷r(shí)；或微分判斷波前部由緩再變陵之時(shí)。加大頻率間隔可以縮短 掃描過(guò)程，例如以2Hz為變化步長(zhǎng)。
iii. 上一步驟進(jìn)行時(shí)，也可以由本周期測(cè)得的特征數(shù)據(jù)計(jì)算決定下一個(gè)掃頻測(cè)試 周期的頻率，例如，本周期測(cè)得的前峰很大，后峰很小，則可以加大降頻的 幅度。
iv. 由上一步驟，經(jīng)過(guò)運(yùn)算校正(根據(jù)事先的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))，可以粗略地確定最大聲 級(jí)頻率點(diǎn)，例如以頭、尾峰的差值，對(duì)頻率做更細(xì)的調(diào)整，直接用此頻率開(kāi) 始正式鳴叫。但我們還可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的測(cè)定。
v. 進(jìn)一步的測(cè)定
1.頻率回溯再測(cè)。例如原來(lái)是降頻掃描的，則再以更小的步長(zhǎng)升頻掃描到前 一個(gè)頻率點(diǎn)，或跳選中點(diǎn)頻率。這樣可以細(xì)化頻率點(diǎn)，例如到0. 5Hz精度。
2.鳴叫若干周期后看平衡波，如前峰高則調(diào)低頻率，后峰高則調(diào)高頻率。直 至出現(xiàn)平衡波，或前述的最大聲級(jí)點(diǎn)特征。如此可反復(fù)多次。
vi. 以上述確定的頻率和工作電壓確定的通電率或固定通電率開(kāi)始正式鳴叫。
vii. 在鳴叫中，還可以選擇實(shí)時(shí)調(diào)整，例如用"iv. 2"方法。
2、 電流波形特征的直接反饋趨近法.
此方法可以用軟件或硬件為主實(shí)現(xiàn)，根據(jù)"電流波形特征軟件法"所述的髙于最 大聲級(jí)頻率點(diǎn)和低于時(shí)的前、后峰特點(diǎn)，直接反饋調(diào)整頻率，例如以前、后峰之差或 最高峰相位的移動(dòng)或前述的其他可量化特征來(lái)反饋調(diào)整頻率，純電路實(shí)現(xiàn)則可以時(shí)基 電路等，用單片機(jī)或?qū)Ｓ眉呻娐范伎伞２畹脑酱蠓答伭恳苍酱?，這樣才能快速到位。
3、 波頭波尾差值鑒別法
在出現(xiàn)波頭、波尾峰時(shí)，可以簡(jiǎn)單地4艮據(jù)波頭、波尾峰值差來(lái)鑒別最大聲級(jí)頻率 點(diǎn)，波尾峰最小的波是聲級(jí)最大的。但在峰不現(xiàn)時(shí)，則波頭能量越大，聲級(jí)越大。通 過(guò)實(shí)測(cè)的電流波形數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及試驗(yàn)(可以通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化測(cè)得數(shù)據(jù))可以找到這樣 一個(gè)波頭波尾的分界線，這個(gè)分界線前面的電流之和(可以是A/D采樣值之和，正值 之和或平方和等，也可以是電路積分)減去后面電流之和為最大時(shí)正好基本對(duì)應(yīng)最大 聲級(jí)點(diǎn)，如此，則頻率偏大還是偏小，看差值大小，小則頻率偏高，其閥值與電壓也 有關(guān)，可以通過(guò)各個(gè)電壓下的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。電壓低時(shí)前峰可能不現(xiàn)，但"和"的規(guī)律 仍存在，閥值點(diǎn)也可通過(guò)起始工作時(shí)掃描頻率來(lái)獲知。
此方法，既可用于前面"1、"的搜索法依據(jù)，也可用于"2、"的直接反饋趨近法 的依據(jù)。
4 、 以上方法也可以與余振法等結(jié)^^吏用。 二、傳感的裝置和方法。
1、 電流取樣
a) 喇叭線圏工作電流變化影響所及的回路上用電阻取樣。如喇叭線團(tuán)連接正電源的 回路上串接；或喇叭線圏連接功率管的回路上，功率管與地之間；或總回路串接
(通電時(shí)喇叭線團(tuán)以外的電流很d 、，可以忽略)。
b) 或用類(lèi)似感應(yīng)線圖等感應(yīng)與喇叭線圖電流一起變化的磁場(chǎng)。感應(yīng)線圏不局限于圖 示位置。
2、 直接電源電壓取洋式
從喇叭電源的入端取樣電源電壓的變化，它一般反映了喇叭電流的變化，當(dāng)然，在其電源 引入端或取樣端要加瞬態(tài)抑制二極管，引入后宜去除其直流分量，視信號(hào)大小可選擇放大， 根據(jù)波形的變化(如經(jīng)微分電路，或積分電路后)再行判定其對(duì)應(yīng)膜片振動(dòng)底端的特征點(diǎn)。 應(yīng)針對(duì)電源電壓可能出現(xiàn)的變化范圍設(shè)置防護(hù)措施，如加瞬態(tài)抑制二極管。此方法需要電源 到喇叭的線路電阻比較穩(wěn)定，如果變化很大則不適用。
三、信號(hào)處理和鑒出。
除采用一般的放大、濾波等電路進(jìn)行傳感信號(hào)的處理以外，本發(fā)明還有以下特點(diǎn)。 微分電路鑒出峰值點(diǎn)的方法
在峰值點(diǎn)微分值會(huì)經(jīng)歷+ 0 -(表示從正值到零到負(fù)值，下同。)或-0 +的變化，2次從0 點(diǎn)到0點(diǎn)同樣序列(如+ 0-到+ 0-,或-0 +到-0+ )的變化間隔時(shí)間即一個(gè)變化周期，2 次不同序列從0到0 (如+0-到-0 + )的變化即半周。以此可以測(cè)出余振的頻率，但當(dāng)余 振波在一條斜線上時(shí)，需要作些矯正工作，如先低頻濾波將基線變成直線或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和計(jì) 算作出校正。
微分電路的簡(jiǎn)易替代方法
微分電路部分除可以采用運(yùn)放構(gòu)成之外，還可以僅用電阻電容在比較器的輸入端構(gòu)成，其 方法為傳感器放大出來(lái)的信號(hào)連接到電壓比較器的輸入端1,在輸入端1和輸入端2之間 連接1個(gè)電阻，輸入端2連接到穩(wěn)定電平(如地或電源正)。對(duì)于已經(jīng)配置電壓比較器的單片 機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)方法是簡(jiǎn)捷廉價(jià)的。
如果同時(shí)配置A/D,如圖5，微分電路+比較器電路也可以輔助軟件找出峰值點(diǎn)，再由軟件 采樣其峰值大小即幅值，用于邊工作邊調(diào)整的方法。


圖1是一般的采用電子模塊控制的喇叭的結(jié)構(gòu)圖。圖中人為定義了膜片動(dòng)鐵心組合的運(yùn) 動(dòng)方向即上升和下降方向。
圖2是本發(fā)明用到的傳感部分的結(jié)構(gòu)示意。
圖3微分電路部分除可以采用運(yùn)放構(gòu)成之外，還可以僅用電阻電容在比較器的輸入端構(gòu) 成，其方法為傳感器放大出來(lái)的信號(hào)連接到電壓比較器的輸入端1,在輸入端1和輸入端2 之間連接1個(gè)電阻，輸入端2連接到穩(wěn)定電平(如地或電源正)。本發(fā)明其他用到微分電路的 部分也可以用這個(gè)方法代換。對(duì)于已經(jīng)配置電壓比較器的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)方法是簡(jiǎn)捷廉價(jià)的。
圖4是用檢測(cè)信號(hào)變化率。還可用于識(shí)別峰值，計(jì)算信號(hào)周期。
圖5是在A/D轉(zhuǎn)換后用軟件檢測(cè)控制。圖6是不采用微處理器，而用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)。 上述硬件框3至圖5中各個(gè)單元的作用如下。
取樣傳感放大單元將各式傳感所得的信號(hào)，視其大小需要放大的予以放大。
比較器單元由取樣單元1取得的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)比較，輸出邏輯電平，如和零電位比較, 大于零電位時(shí)輸出高電平，小于零電位時(shí)輸出低電平。
微處理器、振蕩基準(zhǔn)源單元因?yàn)槊看硒Q叫都是先測(cè)后控制，所以本身的基準(zhǔn)源精度差點(diǎn) 問(wèn)題不大，可以用單片機(jī)內(nèi)部自帶的振蕩源。判斷比較器單元輸出電平的變化，或A/D值的 變化，計(jì)算最佳頻率和或最佳通電率，并以此頻率和或通電率的電平變化輸出給驅(qū)動(dòng)單元。
驅(qū)動(dòng)單元將輸入的電平變化，控制功率管的通斷，從而控制喇叭線圏的通斷電。
喇叭線圏單元如圖1的3，其通斷電吸合和放開(kāi)動(dòng)鐵心，帶動(dòng)膜片發(fā)出聲音。
微分電路單元將信號(hào)作微分后輸出。如通常以運(yùn)放電路為主實(shí)現(xiàn)的。
文中在一個(gè)例子或?qū)崿F(xiàn)中涉及2個(gè)硬件電路框圖的，主要是變化其輸入部分，如增加不 同的輸入部分，匸徵處理器和執(zhí)行部分仍是一套。
具體實(shí)施例方式
例電流波形特征搜索法
用一定阻值的電阻絲串接在能反映線圏電流變化的回路中，如線圖和正電壓之間，或驅(qū) 動(dòng)線圈的MOSFET與地之間，前者經(jīng)過(guò)電容隔直后去放大器，放大器可以用運(yùn)放組成，要求低 的也可用三極管。放大到適合A/D幅值，因?yàn)橹饕床ㄐ紊喜康淖兓?，故其下部可以削去?增大其上部的分辨率，此比例視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而定。如需采樣電源電壓來(lái)決定參數(shù)，則用分壓電 阻，使達(dá)到最大工作電壓時(shí)分出5v電壓，也可額定電壓時(shí)分出5v (這樣的話，大于額定電 壓的不去調(diào)整，會(huì)趨保守值)，要避免100多伏的電源干擾電壓，此分壓接到單片機(jī)的A/D輸 入端，或用比較器來(lái)分段鑒別也可。控制端用單片機(jī)的I/O 口輸出，通過(guò)9014開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng) M0SFET控制線圏通斷電。步驟在前面已經(jīng)詳細(xì)介紹。
電流的采樣，也可以通過(guò)感應(yīng)線圏對(duì)喇叭線圏的磁感應(yīng)獲得，也可利用其他磁感應(yīng)獲得。 雖然在例舉的硬件電路框圖中包含有微處理器，在實(shí)際應(yīng)用中也可以是其他的可編程時(shí) 序器件，在時(shí)序要求比較簡(jiǎn)單的應(yīng)用中也完全可以用數(shù)字、模擬混合的組合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
傳感部分的內(nèi)容適合于任意反饋控制形式的實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明包含所有這些處于權(quán)利要求范圍內(nèi)的選擇、修改、變化。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)發(fā)聲方法和裝置，其特征在于，每次上電后在正常鳴叫前有一個(gè)測(cè)試?yán)葏?shù)的過(guò)程或調(diào)整喇叭控制參數(shù)的鳴叫過(guò)程，此過(guò)程決定了該次鳴叫的部分或所有控制參數(shù)，以此控制喇叭鳴叫，其組成包括傳感、信號(hào)處理、判斷和控制驅(qū)動(dòng)。
2. —種電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)發(fā)聲方法和裝置，其特征在于，每次上電后鳴叫時(shí)以喇叭線 圏電流的特征為依據(jù)調(diào)整線圏的通斷電頻率，以此控制喇叭鳴叫，其組成包括傳感、信 號(hào)處理、組合邏輯和驅(qū)動(dòng)。
3. —種電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)發(fā)聲方法和裝置，其特征在于，在鳴叫過(guò)程中調(diào)整控制參數(shù)， 以達(dá)到要求指標(biāo)，其組成包括傳感、信號(hào)處理、組合邏輯和驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)高效發(fā)聲的各個(gè)方面，包括傳感、信號(hào)處理、控制，及測(cè)試和控制方法。解決包括便捷生產(chǎn)、使用性能的穩(wěn)定性、使用壽命等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04R29/00GK101102623SQ200610028608
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者剛 阮 申請(qǐng)人:剛 阮