搭配磁传感器的耳机的制作方法

1.本实用新型属于电子产品技术领域，涉及一种耳机，尤其涉及一种搭配磁传感器的耳机。


背景技术：

2.随着科技的发展，无线传输技术为人们的生活带来了很多便捷。如耳机领域，通过蓝牙技术可实现手机(或其他电子设备)与耳机的数据传输，耳机可以没有线缆的干扰，提高了人们使用舒适度。
3.然而，现有的蓝牙耳机通常需要设置物理按键对其进行控制；但有些蓝牙耳机比较小，相应地，设置于蓝牙耳机上的物理按键更小，人们在对其进行操作时不是很方便，容易引发误操作。
4.有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的无线耳机，以便克服现有无线耳机的上述至少部分缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种搭配磁传感器的耳机，可获取耳机被敲击和按压的信号。
6.为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，采用如下技术方案：
7.一种搭配磁传感器的耳机，所述耳机包括：
8.磁性机构，用以产生磁场；
9.磁传感器，用以感应所述磁性机构形成的磁场信号；在耳机受到设定作用力后，所述磁传感器能感应到磁性机构形成的磁场发生变化；
10.控制器，连接所述磁传感器，用以接收所述磁传感器感应到的磁场信号，并以此生成用于控制耳机的设定控制信号。
11.作为本实用新型的一种实施方式，所述耳机设有壳体，在所述壳体受到设定作用力后，所述磁传感器与磁性机构之间的距离产生变化，从而使所述磁传感器感应到磁性机构形成的磁场发生变化。
12.作为本实用新型的一种实施方式，所述磁传感器设置于所述壳体内，所述磁性机构设置于所述壳体的内侧；所述磁传感器靠近所述磁性机构设置。
13.作为本实用新型的一种实施方式，所述壳体设有第一区域及第二区域；所述第一区域处设置所述磁性机构，所述第二区域处设置所述磁传感器；或者，所述第一区域处设置所述磁传感器，所述第二区域处设置所述磁性机构；
14.所述第一区域在受到设定作用力后产生形变，第二区域则在第一区域受到上述作用力作用后不产生形变，从而使所述磁传感器感应到的磁场发生变化。
15.作为本实用新型的一种实施方式，所述第一区域设有弹性薄片，在受到设定作用力后产生弹性形变，使得所述第一区域设置的磁性机构或磁传感器的位置发生变化，使得所述磁传感器感应到的磁场发生变化。
16.作为本实用新型的一种实施方式，所述壳体为塑料外壳，所述磁性机构固定在所述壳体，耳机的塑料外壳在受到敲击或按压动作时，所述塑料外壳产生形变，使得所述磁性机构靠近磁传感器。
17.作为本实用新型的一种实施方式，所述磁传感器包括霍尔传感器、amr磁阻传感器、tmr磁阻传感器、gmr磁阻传感器中的至少一个。
18.作为本实用新型的一种实施方式，所述控制器包括mcu、信号处理电路，所述mcu连接信号处理电路；
19.所述信号处理电路包括：第一静电处理电路、偏置电流产生电路、上电复位电路、动态失调消除电路、惠斯通电桥、运算放大器、比较器、输出电路、第二静电处理电路及第三静电处理电路；
20.所述第一静电处理电路的第一端连接电源电压vdd，第二端接地；所述偏置电流产生电路的输入端分别连接电源电压vdd、上电复位电路，偏置电流产生电路的输出端分别连接惠斯通电桥的第一端、运算放大器、比较器、输出电路；
21.所述上电复位电路的输入端连接电源电压vdd，上电复位电路的输出端还连接动态失调消除电路的输入端、运算放大器、比较器；
22.所述运算放大器的输入端分别连接惠斯通电桥第二端、惠斯通电桥第四端，惠斯通电桥第三端接地，运算放大器的输出端连接比较器；
23.所述比较器的输出端连接输出电路；所述输出电路分别连接第二静电处理电路的第二端、第三静电处理电路的第一端；所述第二静电处理电路的第一端连接电源电压vdd，第三静电处理电路的第二端接地。
24.作为本实用新型的一种实施方式，所述控制器包括mcu、信号处理电路，所述mcu连接信号处理电路；
25.所述信号处理电路偏置电流产生电路、可变增益放大器、动态失调消除电路、比较器、输出锁存逻辑电路、输出驱动逻辑电路、状态控制逻辑电路、时钟发生器、上电复位电路；所述磁阻传感器为惠斯通电桥；
26.所述可变增益放大器包括第一差分放大器、第二差分放大器；所述比较器包括第三差分放大器、动态锁存器；
27.所述时钟发生器、上电复位电路分别连接状态控制逻辑电路的输入端，状态控制逻辑电路的输出分别连接动态失调消除电路、比较器、输出锁存逻辑电路；
28.所述偏置电流产生电路的输出分别连接惠斯通电桥的第一端、可变增益放大器；惠斯通电桥的第二端连接第一差分放大器的正相输入端，惠斯通电桥的第四端连接第二差分放大器的反相输入端；第一差分放大器的输出端分别连接第一差分放大器的反相输入端、动态失调消除电路的第一输入端；第二差分放大器的输出端分别连接第二差分放大器的正相输入端、动态失调消除电路的第二输入端；
29.所述动态失调消除电路的第一输出端、第二输出端分别连接第三差分放大器的正相输入端、第三差分放大器的反相输入端；第三差分放大器的输出端连接动态锁存器；动态锁存器、输出锁存逻辑电路、输出驱动逻辑电路依次连接。
30.作为本实用新型的一种实施方式，所述耳机包括线控机构，线控机构连接所述控制器。
31.作为本实用新型的一种实施方式，在耳机受到敲击或按压动作时，所述磁性机构靠近磁传感器。
32.作为本实用新型的一种实施方式，所述耳机为蓝牙耳机。
33.本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的搭配磁阻元件的耳机，可获取耳机敲击和按压的信号。
34.磁传感器是基于磁阻、霍尔效应工作原理，其核心部分采用一片特殊金属材料，其电阻值随外界磁场的变化而变化，通过外界磁场的变化来测量物体的变化或状况。磁阻传感器具有良好稳定性和可靠性、无接触测量及宽温度范围的特点。相比较于其他传感器，磁阻传感器具有更高精度、更高灵敏度以及更高分的辨率，能提高产品信号获取的精确度及灵敏度。
附图说明
35.图1为本实用新型一实施例中耳机的结构示意图。
36.图2为本实用新型一实施例中耳机的组成示意图。
37.图3为本实用新型一实施例中耳机的电路原理示意图。
38.图4为本实用新型一实施例中耳机中信号处理电路的电路组成示意图。
39.图5为本实用新型一实施例中耳机中信号处理电路的电路原理图。
具体实施方式
40.下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
41.为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。
42.该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。
43.以下实施例中，连接可以是直接连接，也可以是通过其他元件连接；多个指两个或两个以上。
44.本实用新型揭示了一种搭配磁传感器的耳机，图1为本实用新型一实施例中耳机的结构示意图，图2为本实用新型一实施例中耳机的组成示意图，图3为本实用新型一实施例中耳机的电路原理示意图；请参阅图1、图2，在本实用新型的一实施例中，所述耳机包括：磁性机构1、磁传感器2及控制器3。所述磁性机构可以为磁铁，当然也可以是其他磁性机构。
45.所述耳机可以为蓝牙耳机等无线耳机；所述耳机可以为头戴式耳机，可以为颈挂式耳机，可以为挂耳式耳机，也可以包括相互分离的左耳机、右耳机；当然，左耳机可以包括磁性机构、磁传感器，右耳机也可以包括磁性机构、磁传感器。
46.所述磁性机构1用以产生磁场；在一实施例中，所述磁传感器包括霍尔传感器、amr磁阻传感器、tmr磁阻传感器、gmr磁阻传感器中的至少一个。
47.所述磁传感器2用以感应所述磁性机构形成的磁场信号；在耳机受到设定作用力(如按压或/和敲击)后，所述磁传感器能感应到磁性机构形成的磁场发生变化。所述控制器
3连接所述磁传感器2，用以接收所述磁传感器2感应到的磁场信号，并以此生成用于控制耳机的设定控制信号。
48.在本实用新型的一实施例中，所述耳机设有壳体4，在所述壳体4受到设定作用力后，所述磁传感器2与磁性机构1之间的距离产生变化，从而使所述磁传感器2感应到磁性机构1形成的磁场发生变化。在一实施例中，所述磁传感器2设置于所述壳体4内，所述磁性机构1可以设置于所述壳体4的内侧(当然也可以设置于壳体4的外侧，或者作为壳体4的一部分)；所述磁传感器2靠近所述磁性机构1设置。
49.在一实施例中，所述壳体4设有第一区域及第二区域；所述第一区域处设置所述磁性机构1，所述第二区域处设置所述磁传感器2；或者，所述第一区域处设置所述磁传感器2，所述第二区域处设置所述磁性机构1。所述第一区域在受到设定作用力后产生形变，第二区域则在第一区域受到上述作用力作用后不产生形变，从而使所述磁传感器感应到的磁场发生变化。
50.在一实施例中，所述第一区域设有弹性薄片，所述磁性机构1可以设置于所述弹性薄片，在受到设定作用力后产生弹性形变，使得所述第一区域设置的磁性机构或磁传感器的位置发生变化，使得所述磁传感器感应到的磁场发生变化。在一实施例中，所述磁性机构1可以作为壳体4的一部分，且该磁性机构1设置于所述第一区域。
51.在本实用新型的一实施例中，所述壳体4为塑料外壳，所述磁性机构1固定在所述壳体4，耳机的塑料外壳在受到敲击或按压动作时，所述塑料外壳产生形变，使得所述磁性机构1靠近磁传感器2。磁传感器2捕获到了此动作，从而输出感应信号。
52.在本实用新型的一实施例中，所述控制器设置于耳机部件，也可以设置于蓝牙耳机的线控部件中。
53.图3为本实用新型一实施例中蓝牙耳机的电路原理示意图；请参阅图3，在本实用新型的一实施例中，所述控制器3包括mcu 300、信号处理电路30、电源稳压模块，所述mcu 300连接信号处理电路。电源稳压模块、磁传感器2、信号处理电路30、mcu 300依次连接。
54.图4为本实用新型一实施例中蓝牙耳机中信号处理电路的电路组成示意图；请参阅图4，在本实用新型的一实施例中，所述信号处理电路包括：第一静电处理电路37、偏置电流产生电路31、上电复位电路32、动态失调消除电路33、运算放大器34、比较器35、输出电路36、第二静电处理电路38、第三静电处理电路39。在本实用新型的一实施例中，磁阻传感器13为惠斯通电桥。
55.所述第一静电处理电路37的第一端连接电源电压vdd，第二端接地；所述偏置电流产生电路31的输入端分别连接电源电压vdd、上电复位电路32，偏置电流产生电路31的输出端分别连接惠斯通电桥的第一端、运算放大器、比较器、输出电路。所述上电复位电路的输入端连接电源电压vdd，上电复位电路的输出端还连接动态失调消除电路的输入端、运算放大器、比较器。所述运算放大器的输入端分别连接惠斯通电桥第二端、惠斯通电桥第四端，惠斯通电桥第三端接地，运算放大器的输出端连接比较器。所述比较器的输出端连接输出电路；所述输出电路分别连接第二静电处理电路的第二端、第三静电处理电路的第一端；所述第二静电处理电路的第一端连接电源电压vdd，第三静电处理电路的第二端接地。
56.图5为本实用新型一实施例中蓝牙耳机中信号处理电路的电路原理示意图；请参阅图5，在本实用新型的一实施例中，信号处理电路包括偏置电流产生电路301、可变增益放
大器305、动态失调消除电路306、比较器307、输出锁存逻辑电路308、输出驱动逻辑电路309、状态控制逻辑电路304、时钟发生器303、上电复位电路302。在本实用新型的一实施例中，所述磁阻传感器13为惠斯通电桥。
57.所述可变增益放大器305包括第一差分放大器、第二差分放大器；所述比较器307包括第三差分放大器、动态锁存器。
58.所述时钟发生器303、上电复位电路302分别连接状态控制逻辑电路304的输入端，状态控制逻辑电路304的输出分别连接动态失调消除电路306、比较器307、输出锁存逻辑电路308。
59.偏置电流产生电路的输出分别连接惠斯通电桥的第一端、可变增益放大器；惠斯通电桥的第二端连接第一差分放大器的正相输入端，惠斯通电桥的第四端连接第二差分放大器的反相输入端；第一差分放大器的输出端分别连接第一差分放大器的反相输入端、动态失调消除电路的第一输入端；第二差分放大器的输出端分别连接第二差分放大器的正相输入端、动态失调消除电路的第二输入端。动态失调消除电路的第一输出端、第二输出端分别连接第三差分放大器的正相输入端、反相输入端；第三差分放大器的输出端连接动态锁存器。动态锁存器、输出锁存逻辑电路、输出驱动逻辑电路依次连接。
60.本实用新型基本原理：磁头的输出，经放大后，与某一固定阈值作比较，根据比较结果确定输出out是高电平(vdd)还是低电平(gnd)。
61.在本实用新型的一实施例中，惠斯通电桥能感应外部水平方向磁场，产生差分电压信号v1＝b*sv，其中b为磁场强度的水平分量，sv为磁阻的灵敏度。
62.偏置电流产生电路由若干电流源和开关组成，能为磁阻提供工作电流；为可变增益放大器提供阈值信号vref。
63.可变增益放大器由两个差分放大器和若干电阻组成，用于放大磁阻产生的电信号，提高信噪比。其输出为v2＝a*(v1
‑
vref vos)，其中a为放大倍数，vos为可变增益放大器的工艺偏差电压。
64.动态失调消除电路用于消除可变增益放大器中的工艺偏差vos，提高信号的一致性，扩大信号的动态范围，其输出为v3＝a*(v1
‑
vref)。
65.比较器由一个差分放大器和一个动态锁存器组成，可以比较v3信号的正负性。v3为正时比较器输出1，为负时输出0(也可以反过来定义)。
66.输出锁存逻辑电路会锁存比较器的输出，使其在一个采样间隔内保持不变。
67.输出驱动逻辑电路可以根据锁存器的输出1或0，选择开启p型驱动晶体管(p1)或n型驱动晶体管(n1)。开启p1时，输出out＝vdd；开启n1时，输出out＝gnd。
68.状态控制逻辑电路能控制系统的休眠和唤醒，并且控制动态失调消除模块、比较器、输出锁存器的时序先后。此模块由一个状态机和一个组合逻辑子模块构成。状态机由若干d触发器构成，产生所有可能的状态；组合逻辑由若干与非门、或非门、反向器组成，能将状态机产生的所有可能状态组合成系统所需要的状态。
69.时钟发生器为状态控制逻辑提供基础时钟信号。由一个电阻、一个电容、一个差分放大器、一个参考电压vth和一个开关组成。也可以更复杂。上电复位电路为状态控制逻辑提供确定的启动状态，避免时序逻辑在电源启动后的不确定性。
70.在本实用新型的一实施例中，还可以包括若干静电保护电路311、312、313；静电保
护电路位于vdd
‑
gnd、vdd
‑
out和out
‑
gnd间，当系统外部发生静电或瞬间高压冲击时，可以提供能量的泄放路径，避免内部器件遭受损伤。
71.此外，偏置电流产生电路可以根据比较器的不同输出而改变vref的值。当比较器输出1时，vref变小为vrp；当比较器输出为0时，vref变大为vop。此方法可以提供一个“迟滞窗口”，避免因为信号处理器件和磁阻器件的噪声所导致的输出不稳定现象。
72.在本实用新型的一实施例中，所述耳机部件设有磁性机构，所述敲击和按压动作，使得磁性机构靠近磁传感器，磁传感器捕获该信号。
73.在本实用新型的一实施例中，所述蓝牙耳机包括线控机构，线控机构连接所述控制器。
74.综上所述，本实用新型提出的搭配磁传感器的蓝牙耳机，可获取耳机敲击和按压的信号。在本实用新型的一种实施方式中，配合相应的控制电路，本实用新型通过在蓝牙耳机中设置磁传感器和磁铁，利用磁传感器和磁铁搭配使用，输出高低电平信号，作为蓝牙耳机的一种控制方式，解决了目前蓝牙耳机上的物理按键使用不便，容易引发误操作的问题；本实用新型达到了耳机能通过简单的按压或敲击动作来出发磁传感器产生高低电平信号，并根据该控制信号来对蓝牙耳机进行控制的效果。
75.磁传感器是基于霍尔、磁阻效应工作原理，其核心部分采用一片特殊金属材料，其电阻值随外界磁场的变化而变化，通过外界磁场的变化来测量物体的变化或状况。磁阻传感器具有良好稳定性和可靠性、无接触测量及宽温度范围的特点。相比较于其他传感器，磁阻传感器具有更高精度、更高灵敏度以及更高分的辨率，能提高产品信号获取的精确度及灵敏度。
76.这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。