一种消费电子产品
阅读：859发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种消费电子产品专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 消费 电子 产品 ，包括电声元件，与电声元件连接的控制单元，还包括压 力 检测装置，所述的压力检测装置与控制单元连接，所述的压力检测装置包括电容感应 电路 、活动端及固定端，所述电容感应电路与控制单元连接，所述压力检测装置根据活动端与固定端之间电容值的变化来检测环境 大气压 的大小，所述的控制单元根据预设的大气压与电声元件的输出驱动功率映射关系来产生控制 信号 ，控制所述电声元件的输出驱动功率，所述的压力检测装置还包括 支撑 件以及置于活动端与固定端之间的至少一个充气垫，所述的活动端与支撑件之间设置有弹性元件；本 发明 提供的消费电子产品，保护了消费电子产品的电声元件并提高了消费电子产品的寿命。，下面是一种消费电子产品专利的具体信息内容。
1.一种消费电子产品，包括电声元件，与电声元件连接的控制单元，其特征在于，还包括压力检测装置，所述的压力检测装置包括电容感应电路、活动端及固定端，所述电容感应电路与控制单元连接，所述压力检测装置根据活动端与固定端之间电容值的变化来检测环境大气压的大小，所述的控制单元根据预设的大气压与电声元件的输出驱动功率映射关系来产生控制信号，控制所述电声元件的输出驱动功率，所述的压力检测装置还包括支撑件以及置于活动端与固定端之间的至少一个充气垫，所述的活动端与支撑件之间设置有弹性元件。
2.根据权利要求1所述的消费电子产品，其特征在于，所述电声元件的输出驱动功率与当前压力之间的关系为：当前电声元件输出驱动功率＝电声元件在标准大气压下的额定功率×当前压力/标准大气压。
3.根据权利要求1所述的消费电子产品，其特征在于，所述的消费电子产品还包括显示单元，显示单元显示压力检测装置检测到的当前压力。
4.根据权利要求1所述的消费电子产品，其特征在于，所述的消费电子产品为手机或者MP4、或者PDA或者MP3。
5.根据权利要求1所述的消费电子产品，其特征在于，所述的压力检测装置为压力传感器。
6.根据权利要求1所述的消费电子产品，其特征在于，所述的电容感应电路包括第一接地端、第二接地端及测试端，所述的测试端为压力检测装置的活动端或固定端。
7.根据权利要求1所述的消费电子产品，其特征在于，所述的充气垫为环状密封充气垫并充有一个标准大气压的气体，环状的中间部分供支撑件安装。
8.根据权利要求1所述的消费电子产品，其特征在于，所述的压力检测装置设置于所述消费电子产品的内部，并且与所述的电声元件保持距离。
一种消费电子产品
技术领域
背景技术
[0002] 目前，手机作为个人通信和多媒体娱乐终端，必不可少的使用了电声元件，如听筒(RECEIVER)、扬声器(SPEAKER)，以及作为配套使用的耳机等。这些电声元件有一个重要的技术指标就是环境大气压。同样的驱动功率，在一个标准大气压条件下，手机的电声元件工作正常，但在高原上，当大气压力低于一个标准大气压后，电声元件如扬声器和听筒的振膜在同样的驱动功率下往往会超出其运动极限，从而造成电声元件损坏。如果手机能够检测到大气压的变化并对应的降低音频信号的输出功率就可以避免这种损坏出现。同样的，MP3播放器、PDA、对讲机等消费电子产品同样存在类似的问题。
[0003] 对于我国这样一个幅员辽阔的国家而言，有很多手机用户是居住在高原地区的，而手机的设计、生产企业往往集中在沿海经济发达地带，手机产品的音频设计也很难同时兼顾平原地区和高原地区的环境要求。
[0004] 如图1和2所示，电容感应式触摸按键是目前手机及MP3、PDA产品上应用比较成熟的一种技术，在设计时在PCB板上做出一块独立的焊盘，该焊盘和周围的接地金属存在固定电容，当手指靠近或接触到这块焊盘时，手指和焊盘之间以及手指和周围的接地金属之间会产生附加电容，附加电容造成了焊盘和接地金属之间的电容发生变化，手机芯片通过检测焊盘上的这种电容变化来检测手指的触摸动作。
[0005] 在中国专利ZL“200810033188.4”，名称为“探险手机系统”的发明专利申请中，提供一种探险手机系统，通过在探险中携带探险手机系统使探险者进行更安全更科学的探险活动，并在探险活动中对探险者进行指引和帮助。探险手机系统包括手机和腕带，腕带与手机之间通过蓝牙连接并通信，在手机端集成GPS模块，用于GPS定位，在手机机壳外部增加气压感应器、温度和湿度感应器、风速表，以测量探险者所处的环境状态；在腕带的独立电路板上集成蓝牙芯片，在腕带底部集成脉搏感应器和体温感应器，在腕带顶部集成阳光和紫外线感应器。
[0006] 在中国专利ZL“200810203766.4”，名称为“用手持式移动电话机测量气压、高程的方法”的发明专利申请中，公开了一种用手持式移动电话机测量气压、高程的方法，将具有气压测量功能的微型气压传感器嵌入到手机内部电路中，利用手机电源驱动；将气压、高程处理程序加载到手机CPU中运行，从气压传感器接收实时测量的气压数据，换算出对应的高程数据，通过手机CPU、通信接口间的通信，同时通过手机显示屏和键盘操作实现气压、高程处理功能。按本发明的方法，为手机增加了实时气压、高程测量、显示、告警的功能。
[0007] 上述两专利申请，都只是涉及到了通过手机内置或外置气压传感器进行周围环境大气压力的检测，通过手机进行传输检测结果或者显示检测结果，并未与手机自身的电路系统进行整合，也未涉及到手机电声元件的保护环节。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于揭示一种消费电子产品，能够检测周围环境的大气压力并且根据该压力，调整消费电子产品的声音输出功率，从而保护消费电子产品的电声元件。
[0009] 本发明的另一目的在于揭示一种消费电子产品，该消费电子产品自身的电路与压力检测装置有效结合，从而通过压力检测高效保护消费电子产品的电声元件。
[0010] 一种消费电子产品，包括电声元件，与电声元件连接的控制单元，还包括压力检测装置，所述的压力检测装置与控制单元连接，所述的压力检测装置包括电容感应电路、活动端及固定端，所述电容感应电路与控制单元连接，所述压力检测装置根据活动端与固定端之间电容值的变化来检测环境大气压的大小，所述的控制单元根据预设的大气压与电声元件的输出驱动功率映射关系来产生控制信号，控制所述电声元件的输出驱动功率，根据环境压力值动态调整电声元件的输出功率，从而保护电声元件，所述的压力检测装置还包括支撑件以及置于活动端与固定端之间的至少一个充气垫，所述的活动端与支撑件之间设置有弹性元件。
[0011] 在本发明一个较佳实施例中，所述电声元件的输出驱动功率与当前压力之间的关系为：当前电声元件输出驱动功率＝电声元件在标准大气压下的额定功率×当前压力/标准大气压。
[0012] 在本发明一个较佳实施例中，所述的消费电子产品还包括显示单元，显示单元显示压力检测装置检测到的当前压力。
[0013] 在本发明一个较佳实施例中，所述的消费电子产品为手机或者MP4、或者PDA或者MP3，以及类似的电子产品。
[0014] 在本发明一个较佳实施例中，所述的压力检测装置为压力传感器，所述的压力检测装置可以设置于消费电子产品的内部，也可以设置成一个标准检测单元，通过消费电子产品的接口进行连接。
[0015] 在本发明一个较佳实施例中，所述的压力检测装置包括电容感应电路、活动端及固定端。
[0016] 在本发明一个较佳实施例中，所述的电容感应电路包括第一接地端、第二接地端及测试端，所述的测试端为压力检测装置的活动端或固定端。
[0017] 在本发明一个较佳实施例中，所述的充气垫为环状密封充气垫并充有一个标准大气压的气体，环状的中间部分供支撑件安装。
[0018] 在本发明一个较佳实施例中，所述的电容感应电路与控制单元相连接，所述的控制单元根据活动端与固定端之间电容值的变化产生控制信号，控制电声元件的输出驱动功率。
[0019] 在本发明一个较佳实施例中，所述的压力检测装置设置于所述消费电子产品的内部，并且与所述的电声元件保持距离，从而防止电声元件发声时的振动对压力检测装置产生影响。
[0020] 本发明提供的消费电子产品，由于在内部设置了压力检测装置并且有效的利用了消费电子产品自身的电容感应电路，因而通过压力检测，使得声音的输出功率与周围环境有机结合，从而方便了消费电子产品在不同压力环境下的安全使用，保护了消费电子产品的电声元件并提高了消费电子产品的寿命。附图说明
[0021] 图1是背景技术中电容感应式触摸检测电路使用的原理示意图；
[0022] 图2是当手指靠近图1的检测电路后所引入的附加电容示意图；
[0023] 图3是本发明实施例的检测电路等效图；
[0024] 图4是本发明实施例机械构造及原理示意图；
[0025] 图5是本发明实施例在消费电子产品上音频输出的应用示意图。
[0026] 测试端1，第一接地端2，充气垫3，弹性元件4，支撑件5，第二接地端6，第三接地端7，控制单元8，电声元件9。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0028] 本发明实施例中，以手机为例来说明本发明的主要构成及工作原理，但本发明并不限于应用在手机上，也可以应用在例如对讲机、PDA或者MP3、MP4等消费电子产品上。
[0029] 如图2、3和4所示，本发明中压力的测试原理，主要是根据图2中手机的电容感应式触摸电路原理，即手指与测试端1和接地端之间的距离变化，引起测试端1与接地端之间电容的变化，从而将这种距离转化为电信号并进而测量。当手指或接地导体接近测试端时，会引入附加电容，附加电容所造成的测试端电容变化被控制单元获得。
[0030] 如图3所示，测试端1和第一接地端2、第二接地端6和第三接地端7之间的距离固定，则相应的测试端1与各接地端之间的电容值也是固定的，基于上述原理，本发明实施例中的电压测试，结合手机中的电容感应式触摸电路，将测试端1与各接地端之间的距离值转化为电信号加以检测。
[0031] 如图4所示，本发明的实施例中，在第一接地端2和测试端1之间置有充气垫3，此外，在第一接地端2的中间部位设置有绝缘支撑件5，绝缘支撑件5一段顶在第一接地端，或者直接与第一接地端2固定，绝缘支撑件5的另一端穿过测试端1并固定于手机(图中未示出)的合适位置。接地端是金属或者PCB板，通过接地使得电位为零，测试端1一般为金属导体或者PCB板，并且测试端1则与控制单元8相连接。控制单元8可以检测测试端1与接地端之间的电容值。
[0032] 在本实施例中，活动端为测试端1，固定端为第一接地端2；但是也可以将活动端设置为第一接地端2，固定端为测试端1，同样能够实现本发明的意图。
[0033] 此处的充气垫3内充有一个标准大气压的气体，并且本实施例中的充气垫3为环状设计，环状的中间部分供支撑件5穿过，充气垫的上下两端分别顶在测试端1和第一接地端2。此处的充气垫3密封性能好，并且由弹性极佳的材料制成，比如橡胶等。充气垫3呈中空环状，从而能够精确反映外界压力的变化，并进行相应的变形。主要是依靠这个充气垫3在不同的大气压下产生不同的轴向形变，从而与弹性元件4配合，改变测试端1与第一接地端2之间的距离，从而改变测试端1与第一接地端2之间的轴向距离。
[0034] 此处的支撑件5是绝缘材料制成的，比如塑料，并且成倒T形设置，以方便固定。在测试端1和支撑件5的另一端之间设置有弹性元件4，此处的弹性元件4可以是压簧、弹簧或者类似元件。
[0035] 在不同的大气压下，充气垫3会有不同的轴向形变，测试端1会在弹性元件4以及充气垫3的共同作用下处于支撑件5的不同位置，因此测试端1与第一接地端2之间的轴向距离也不同，导致二者之间的电容不同，这个变化可以由与测试端1相连接的控制单元8所获知，从而转化为不同的压力值。
[0036] 不同压力下充气垫3的变形值可以转化为测试端1与第一接地端2之间的轴向距离，并且可以记录这种映射关系，存储在控制单元中。而测试端1与第一接地端2之间的轴向距离值则直接反应了两者之间的电容值，因此不同大气压对应的不同电容值映射关系也随之确立。
[0037] 图4的具体工作过程为，当环境大气压下降时，密封的充气垫3在内部气压的作用下沿轴向膨胀，将套在支撑件5上的测试端1向下推，导致测试端和第一接地端2之间的距离增加，电容随之增大。这个变化被控制单元8检测到，在控制单元内部可以根据这个电容的变化来建立一个大气压和电容的映射表，从而知道环境大气压的大小。
[0038] 当然，作为另一个实施例，压力检测装置可以由压力传感器构成，压力传感器与控制单元8相连接，控制单元8通过检测压力传感器的数据进而获知环境大气压。
[0039] 本发明实施例中的压力检测装置，可以设置在手机内部，并且尽量远离扬声器等电声元件9，防止电声元件9发声时的振动对充气垫3产生干扰。本实施例中的压力检测装置的体积可以做成和手机一个按键体积差不多，从而可以将压力检测装置设置在手机的按键区域。
[0040] 本发明提供了一种检测大气压力变化的装置，包括电路设计部分和机械结构设计部分。本发明实施例的电路部分是在已有的触摸电路上进行了创造性改进，使之能够在本发明实施例的机械构造中用来检测到大气压力的变化。本发明实施例的机械装置是一种创造性的机械结构设计，它能够使大气压力的变化转换成电路可测量的电容的变化。
[0041] 在压力检测装置内部设置触摸电路，并将压力检测装置的结构件置于触摸电路内，从而构成一个标准化的压力检测装置，若再在压力检测装置上设置一个显示部件，则除了测量轮胎压力、大气压以及其他压力等，还可以方便查看压力值，携带方便。此外也可以与相关产品组合使用，比如手表或者耳机等，进而可以方便的观看和显示压力状况。
[0042] 本发明实施例的压力检测装置，同样可以外置于手机。通过将压力检测装置标准化，并且采用通用接口比如USB或者1394接口，将压力检测装置直接与手机相连，从而通过手机屏幕显示压力值。并且可以在手机控制单元8内置压力与电声元件9的输出驱动功率映射关系，从而通过控制单元8扫描USB接口端的所连接的装置，如果连接的装置是压力检测装置，则通过读取压力检测装置的压力值，调用压力与电声元件9的输出驱动功率映射关系，从而控制电声元件的输出控制功率，起到保护电声元件9的作用。
[0043] 电容感应式触摸检测电路(CapSense)对电容的检测方式有CSA和CSD两种。CSA是逐次逼近电容感应方式；CSD是Sigma-Delta调制电容感应方式。手机控制单元的检测芯片能够支持CSD方式或同时支持两种方式，这两种测试方式可以在设计电路时根据实际应用情况来选择。
[0044] 下面结合附图5和实施例对本发明的基本构造原理做进一步的描述。
[0045] 在图5的典型应用中，控制单元8与压力检测装置相连，控制单元8与电声元件9连接，并且控制电声元件9的输出驱动功率。控制单元8可以通过压力检测装置检测到环境大气压的大小，然后根据产品设计时预设定的大气压与电声元件9的输出驱动功率映射关系，自动调整音频信号的输出功率，从而避免在高海拔地区的低气压环境下，使用原标准大气压条件下的音频功率输出而造成的电声元件9损坏的问题，有效的保护电声元件9及耳机等装置。电声元件9的输出驱动功率与当前压力之间的关系为：当前电声元件9输出驱动功率＝电声元件9在标准大气压下的额定功率×当前压力/标准大气压。
[0046] 在上述实施例中，揭示的大气压检测装置，内部检测电路主要包括电容感应式(CapSense)触摸检测电路以及相应的检测用PCB构造设计，这种结构的使用能够检测到微小电容变化的检测电路，并能够将这种微小的电容变化对应识别为气压变化，从而提高了压力检测精确度。
[0047] 将压力检测应用在手机音频控制领域，使用大气压检测装置检测到环境大气压的变化，并根据这种变化调整音频信号的输出功率，从而有效的保护了手机的电声元件。
[0048] 在本发明实施例中揭示的手机，其内部使用弹性橡胶充气垫3并内部密封一个标准大气压的空气，利用该弹性橡胶充气垫3在不同环境大气压条件下的不同膨胀体积来将环境大气压力的变化转变为电容变化，从而方便使用电路来测量。
[0049] 在本发明实施例中，使用一个可以活动的测试端和一个固定的接地端之间的距离差来形成电容的变化。当然本发明也可以采用另外一种形式，即使用一个活动的接地端和一个固定的测试端之间的距离差来形成电容的变化。
[0050] 本发明实施例中，使用弹性元件来配合弹性橡胶充气垫组合控制可以活动的测试端；或者是相反的构造，配合固定的测试端，用弹性元件和弹性橡胶充气垫组合来控制活动的接地端。在本发明实施例中，使用支撑件来贯穿前述活动件，所有活动件可以在支撑件上轴向运动。活动件可以设置成中间开孔，从而方便支撑件的贯穿，又保持了活动件各处的电位处于同一数值。
[0051] 本发明实施例揭示的压力检测装置，不仅仅用于大气压检测，也可以用于其他途径的气压检测，比如轮胎的压力值等。
[0052] 本发明可以借助于手机、PDA、MP4等的显示单元，通过控制单元8将压力检测装置检测到的压力值进行显示，从而方便消费者了解当前环境的压力值，充分利用压力检测装置及消费电子产品的各自优势。
[0053] 本发明实施例中的气压检测模块，可以做成一个通用模块，通过消费电子产品普遍使用的USB接口或者其他接口与MP3、PDA、MP4或者手机等连接，从而实现气压检测模块在各类消费电子产品上的普遍应用。此外，通过气压检测装置与MP3、PDA或者手机内部的音频输出控制部分相连接，可以及时根据周围环境的变化，调整消费电子产品的音频输出功率。进一步的，可以通过电路设置，将气压检测模块与消费电子产品内部的触摸电路相连接，从而可以使得气压检测模块的结构更为简单、成本更低。
[0054] 本发明揭示了一种简便的利用触摸感应电路来检测大气压力变化的电路以及结构设计，并给出了典型的应用设计。它能够简单有效的利用现有的电容式触摸感应电路，结合简单的机械构造，以很小的体积和设计成本，实现在便携式电子设备上检测到大气压的变化，使设备可以参考这个测量结果进行相应的控制。
[0055] 本发明揭示了一种简单有效的电路和机械的组合方法来检测大气压的变化，它具有体积小，便于应用，结构简单，功耗低等特点，可以广泛应用在便携式电子设备上。本发明在这里的典型应用目的是让手机在高原地区能够检测到大气压的变化并根据这个变化来降低音频信号的输出功率，从而实现自适应的输出音频功率控制，以避免手机的扬声器和听筒在高原地区损坏。
[0056] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
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