close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2016050497&KIND=A1.

код для вставкиСкачать
Patent Translate
Powered by EPO and Google
Уведомление
Этот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным,
точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как
относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте
машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US2016050497
[0001]
Данное изобретение относится к контроллеру двигателя звуковой катушки и к контроллеру
громкоговорителя. Это также относится к способу управления двигателем звуковой катушки
или громкоговорителем.
[0002]
Громкоговоритель - это устройство с двигателем звуковой катушки, которое перемещает
диафрагму и преобразует электрический сигнал в акустический. Для небольших
электрических сигналов, для которых смещение диафрагмы мало, можно определить
точную линейную передаточную функцию между сигналом входного напряжения и
функцией смещения диафрагмы. Однако для входных сигналов, которые приводят к
большему смещению диафрагмы, линейная модель является недопустимой из-за
нелинейного поведения громкоговорителя, а прогнозы смещения диафрагмы на основе
линейной передаточной функции являются неточными. Поэтому механическая защита
громкоговорителя таким образом, чтобы смещение его диафрагмы не было чрезмерно
консервативным, оставаясь в пределах, установленных производителем в условиях сигнала
большой амплитуды, представляет собой сложную проблему. В то время как двигатель
звуковой катушки может использоваться для управления громкоговорителем, такие
двигатели могут иметь другое применение, например, в камерах для перемещения
элементов объектива или в датчиках. Поэтому точное и точное управление смещением
двигателя звуковой катушки имеет значение не только для громкоговорителей, но и в других
24-02-2019
1
областях электронных устройств.
[0003]
Согласно первому аспекту изобретения мы предлагаем контроллер двигателя звуковой
катушки, сконфигурированный для определения напряжения и тока через двигатель
звуковой катушки, имеющий входной сигнал, подаваемый на него, и определения его
полного сопротивления от него, контроллер дополнительно сконфигурирован для
идентификации асимметрии в Изменения указанного полного сопротивления в течение
предварительно определенного времени для определения значения асимметрии
контроллер дополнительно сконфигурирован для обеспечения управления двигателем
звуковой катушки с использованием указанного значения асимметрии.
[0004]
Это является преимуществом, поскольку было обнаружено, что определение изменений
импеданса двигателя звуковой катушки с течением времени и, в частности, его
индуктивности, может обеспечить индикацию асимметрии в смещении двигателя звуковой
катушки.
Кроме того, было обнаружено, что импеданс связан со смещением двигателя звуковой
катушки, и посредством статистического контроля импеданса можно определить
асимметрию или смещение постоянного тока двигателя звуковой катушки или системы,
частью которой он является. Таким образом, для двигателя звуковой катушки, который
управляет громкоговорителем, контроллер может определять асимметрию в работе
громкоговорителя и может обеспечивать обратную связь для управления
громкоговорителем. Кратковременное мгновенное изменение индуктивности относится к
смещению двигателя звуковой катушки, и поэтому асимметрия может быть определена
путем отслеживания изменений индуктивности в окне расчета.
[0005]
Контроллер может быть сконфигурирован для учета любой асимметрии во входном сигнале
при определении значения асимметрии импеданса. Таким образом, контроллер может
определить, вызвана ли какая-либо обнаруженная асимметрия на смещении двигателя
звуковой катушки самим входным сигналом. Контроллер может соответствующим образом
24-02-2019
2
изменить значение асимметрии смещения.
[0006]
Управление этим двигателем звуковой катушки может включать в себя подачу сигнала
смещения постоянного тока для уменьшения асимметрии при изменениях указанного
полного сопротивления. Таким образом, контроллер может обеспечивать обратную связь
для двигателя звуковой катушки для модификации входного сигнала, подаваемого на
двигатель звуковой катушки. В частности, смещение постоянного тока может применяться к
входному сигналу, чтобы компенсировать (полностью или частично) обнаруженную
асимметрию в смещении двигателя звуковой катушки.
[0007]
Управление этим двигателем звуковой катушки может содержать обеспечение
асимметричной функции ограничения для применения к входному сигналу для уменьшения
асимметрии при изменениях указанного полного сопротивления. Таким образом, форма
входного сигнала может быть изменена путем применения усиления, с помощью функции
ограничения и применения пределов различных значений к положительным и
отрицательным пикам входного сигнала. Таким образом, положительные значения могут
быть обрезаны на величину, отличную от отрицательных пиков. Это может полностью или
частично компенсировать обнаруженную асимметрию.
[0008]
Контроллер может быть сконфигурирован для определения значения асимметрии,
используя меру среднего верхнего значения вариаций импеданса и среднего нижнего
значения вариаций импеданса. Соотношение верхнего и нижнего пиков (значений выше или
ниже предварительно определенного порога) вариаций импеданса может быть определено
для получения значения асимметрии. Отношение может быть среднеквадратичным
отклонением значений импеданса. Контроллер может быть сконфигурирован для
обеспечения управления двигателем звуковой катушки, если значение асимметрии
превышает пороговое значение.
24-02-2019
3
[0009]
Контроллер может быть сконфигурирован для определения значения асимметрии с
использованием меры асимметрии при изменении значения импеданса во времени. Может
быть определена асимметрия набора изменений значений импеданса. Набор может быть
определен скользящим окном, которое может быть определено с точки зрения времени или
конкретного количества изменений значений импеданса.
[0010]
Контроллер мотора звуковой катушки может быть выполнен с возможностью ввода
измерительного сигнала заданной частоты во входной сигнал и измерения напряжения и
тока на упомянутой заранее определенной частоте. Измерительный сигнал может иметь
частоту вне слышимого диапазона. Измерительный сигнал может иметь частоту более 20
кГц. Таким образом, входной сигнал может содержать звуковой входной сигнал, а
измерительный сигнал может содержать добавленный неслышимый сигнал. Альтернативно,
входной сигнал может содержать измерительный сигнал.
[0011]
Напряжение на двигателе звуковой катушки может быть вычислено из входного сигнала,
подаваемого на усилитель, используемый для управления двигателем звуковой катушки, с
использованием заранее определенных параметров, характеризующих указанный
усилитель. Ток через и / или напряжение на двигателе звуковой катушки может измеряться
датчиками.
[0012]
Согласно второму аспекту изобретения мы предлагаем контроллер громкоговорителя,
содержащий контроллер двигателя звуковой катушки по первому аспекту, причем двигатель
звуковой катушки сконфигурирован для приведения в действие диафрагмы
громкоговорителя.
[0013]
Таким образом, изобретение имеет конкретное применение при определении асимметрии
24-02-2019
4
при перемещении громкоговорителей.
[0014]
Контроллер громкоговорителя может включать в себя процессор акустических сигналов для
обработки входного сигнала, содержащего аудиосигнал, который должен быть подан на
двигатель звуковой катушки, причем процессор акустических сигналов сконфигурирован для
модификации обработки входного сигнала на основе упомянутого управляющего сигнала.
[0015]
Управляющий сигнал может быть сконфигурирован для обеспечения увеличения
амплитуды входного сигнала на основе значения асимметрии.
Доступный диапазон смещения между пределами отклонения может быть больше после
компенсации асимметрии или смещения.
Таким образом, входной сигнал может быть соответственно усилен.
[0016]
Согласно третьему аспекту изобретения мы предлагаем способ управления двигателем
звуковой катушки, содержащий: определение напряжения и тока через двигатель звуковой
катушки; определяют из упомянутого напряжения и тока полное сопротивление двигателя
звуковой катушки; идентификацию асимметрии в вариациях указанного значения импеданса
в течение предварительно определенного времени для определения значения асимметрии,
подачи управляющего сигнала на упомянутый двигатель звуковой катушки с
использованием указанного значения асимметрии.
[0021] Согласно еще одному аспекту изобретения мы предлагаем усилитель
громкоговорителя, включающий в себя контроллер второго аспекта.
[0022] Далее следует только в качестве примера подробное описание изобретения со
ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых;
24-02-2019
5
[0023] ИНЖИР. 1a показывает график смещения двигателя звуковой катушки во времени с
входным сигналом, имеющим постоянно увеличивающуюся амплитуду для
громкоговорителя с асимметрией в его нелинейном поведении;
[0024] ИНЖИР. 1b показывает аналогичный график для громкоговорителя с симметричным
откликом;
[0025] ИНЖИР. 2 показывает первый пример контроллера двигателя звуковой катушки;
[0026] ИНЖИР. 3 показывает второй пример контроллера двигателя звуковой катушки;
[0027] ИНЖИР. 4 показывает третий пример контроллера двигателя звуковой катушки.
[0028]
Приведенные ниже примеры относятся к контроллеру двигателя звуковой катушки для
громкоговорителя.
Контроллер двигателя звуковой катушки или «контроллер громкоговорителя»
сконфигурирован для управления звуковой катушкой, которая управляет диафрагмой
громкоговорителя. Однако следует понимать, что контроллер двигателя звуковой катушки
может иметь более широкое применение для управления двигателями звуковой катушки
вне акустических применений, таких как датчики или камеры.
[0029] Предусмотрены схемы защиты громкоговорителя для увеличения срока службы
громкоговорителя. Максимальное смещение диафрагмы громкоговорителя должно
находиться в безопасных пределах. Динамики ведут себя по-разному при малых и высоких
смещениях. Это указывает на то, что в системе существуют нелинейности. Некоторые типы
нелинейностей, такие как нелинейности двигателя звуковой катушки или нелинейности
мембранной жесткости диафрагмы, могут привести к асимметрии в смещении мембраны
или даже к смещению постоянного тока. Это может привести к тому, что смещение
диафрагмы, движущейся внутрь, будет больше или меньше, чем смещение наружу при
24-02-2019
6
одном и том же возбуждении.
[0030] ИНЖИР. На фиг.1а показан график 10 смещения громкоговорителя из нейтрального
положения во времени, когда амплитуда входного сигнала в громкоговоритель
увеличивается. Этот конкретный громкоговоритель имеет допустимые пределы отклонения
11a, 11b от +0,22 мм до -0,22 мм. Можно видеть, что положительные и отрицательные
пределы отклонения 11а, 11b достигаются в разное время. В частности, отрицательный
предел отклонения достигается через 82 секунды, а положительный предел отклонения
достигается через 102 секунды. Таким образом, характеристика смещения этого
громкоговорителя является асимметричной. Это может быть вызвано смещением
постоянного тока мембраны динамика. Понятно, что эта асимметрия при превышении
положительного и отрицательного пределов отклонения ухудшает характеристики
громкоговорителя. Таким образом, максимальная громкость динамика без превышения
рабочих параметров ограничена асимметрией, а не диапазоном положительных и
отрицательных пределов отклонения.
[0031] ИНЖИР. 1b показан аналогичный график, имеющий пределы отклонения 12a и 12b.
Постоянно увеличивающаяся амплитуда входного сигнала заставляет громкоговоритель
одновременно достигать своих положительных и отрицательных пределов отклонения.
Соответственно, этот громкоговоритель имеет низкую или практически нулевую
асимметрию в своих характеристиках смещения.
[0032] Обеспечение защиты громкоговорителя для ограничения максимального смещения
громкоговорителя может быть проблематичным, когда громкоговоритель имеет
асимметричные характеристики смещения. Следовательно, выгодно предоставить способ и
контроллер для обнаружения асимметрии, которые также могут обеспечить улучшенные
схемы защиты громкоговорителей.
[0033] ИНЖИР. 2 показан первый пример контроллера 20 громкоговорителей. В этом
примере предусмотрен контроллер 20 для определения смещения постоянного тока
громкоговорителя 21. Функцией громкоговорителя 21 можно управлять. Громкоговоритель
включает в себя электродвигатель звуковой катушки для привода диафрагмы
громкоговорителя. Громкоговоритель 21 приводится в действие входным сигналом 22,
который преобразуется в аналоговый сигнал с помощью цифроаналогового
преобразователя (ЦАП) 23, а затем усиливается усилителем 24 перед подачей на
громкоговоритель 21. Элемент 25 микшера, расположенный перед ЦАП 23 и усилителем 24,
предназначен для ввода измерительного сигнала, генерируемого генератором 26
24-02-2019
7
измерительного сигнала, во входной сигнал. Контроллер 20 включает в себя датчик 27,
сконфигурированный для измерения напряжения и тока, протекающего через звуковую
катушку громкоговорителя 21. Элемент 28 вычисления полного сопротивления выполнен с
возможностью приема измеренного напряжения и тока и, используя измерительный сигнал,
определять изменяющуюся во времени информацию полного сопротивления
громкоговорителя.
Смещение диафрагмы громкоговорителя 21 или связанная с ним мера может быть
получена из информации об импедансе, изменяющегося во времени. Поэтому контроллер
20 может использовать упомянутую изменяющуюся во времени информацию об импедансе
для определения асимметрии в смещении громкоговорителя 21. Модуль 29 определения
асимметрии сконфигурирован для определения меры асимметрии при смещении
громкоговорителя 21 с использованием множества измерений импеданса во времени.
Модуль 29 определения асимметрии предоставляет значение асимметрии, которое в этом
примере содержит оценку смещения 30 постоянного тока. Контроллер 20 может управлять
громкоговорителем или его двигателем звуковой катушки, используя значение асимметрии.
Например, в качестве неисчерпывающего списка контроллер может модифицировать
входной сигнал 22 как функцию от значения асимметрии, применить компенсирующее
смещение постоянного тока, чтобы компенсировать определенное смещение 30
постоянного тока, или предоставить конструктивные изменения громкоговорителю.
[0034] Генератор 26 измерительного сигнала в этом варианте осуществления
сконфигурирован для генерации измерительного сигнала, содержащего контрольный
сигнал. Пилот-сигнал содержит синусоидальную волну, имеющую частоту ω0 вне звукового
диапазона, такую как 22 кГц. Понятно, что могут использоваться другие частоты, внутри или
вне слышимого диапазона. Таким образом, входной сигнал и контрольный сигнал
усиливаются и подаются на громкоговоритель 21. Амплитуда пилот-тона низкая и, в
качестве примера, может составлять, по существу, 1% от входного сигнала. Понятно, что
амплитуда контрольного сигнала может изменяться в зависимости от динамического
диапазона датчика 27 тока / напряжения. Понятно, что входной сигнал не всегда может
иметь частоту или амплитуду, чтобы вызвать асимметрию в смещении громкоговорителя.
[0035] Элемент 28 вычисления полного сопротивления принимает множество мгновенных
измерений напряжения и тока от датчика 27. Датчик 27 может измерять напряжение и ток на
частоте, превышающей частоту измерительного сигнала. Таким образом, множество
измерений описывает изменения напряжения и тока в громкоговорителе 21. Датчик 27
может быть выполнен с возможностью измерения напряжения и тока в широком диапазоне
частот или, альтернативно, он может быть выполнен с возможностью измерения
24-02-2019
8
напряжения и тока на частоте измерительного сигнала / контрольного сигнала.
[0036] Контроллеру 20 не нужно знать какие-либо физические параметры громкоговорителя
21, такие как механическая масса громкоговорителя, марка или модель. Кроме того,
лазерное измерительное оборудование не требуется для определения какой-либо
асимметрии. Асимметрия в смещении двигателя конуса / звуковой катушки может быть
получена из изменяющегося во времени полного сопротивления рабочего
громкоговорителя. Анализ измерений импеданса рабочего громкоговорителя как признака
асимметрии в смещении его диафрагмы обеспечивает удобный и не требующий большого
объема вычислений способ обеспечения защиты громкоговорителя, обеспечения
эффективной работы громкоговорителя и / или обработки входного сигнала.
[0037] Было обнаружено, что информация об импедансе содержит информацию об
отклонении громкоговорителя и, следовательно, может использоваться для определения
асимметрии при отклонении электродвигателя громкоговоритель / звуковая катушка. В
частности, индуктивность звуковой катушки может давать информацию об асимметрии
отклонения громкоговорителя, а информация об индуктивности звуковой катушки
громкоговорителя содержится в его функции электрического импеданса. Функция
импеданса оценивается как отношение напряжения на звуковой катушке к току через нее.
Математически это может быть выражено как;
[математическая формула]
где V (ω), I (ω) и Z (ω) - напряжение, ток и электрический импеданс звуковой катушки
громкоговорителя на частоте ω.
[0038] Электрический импеданс может быть определен элементом 28 вычисления
импеданса несколькими различными способами. В этом варианте осуществления элемент
28 принимает от датчика 27 сигналы напряжения и тока, из которых можно рассчитать
напряжение на частоте ω0, V (ω0) измерительного сигнала и ток на частоте ω0, I (ω0),
используя методика оценки частотной области. Элемент 28 обладает информацией о
форме сигнала измерения и его частоте. В этом варианте осуществления используется
кратковременное преобразование Фурье, хотя следует понимать, что подходит любой
алгоритм, который может оценивать импеданс в конкретной частотной точке.
Альтернативно, контроллер может быть сконфигурирован для использования алгоритма
Гёртцела или банка фильтров для определения информации об импедансе, изменяющегося
24-02-2019
9
во времени. Понятно, что подходит любой алгоритм, который может оценивать импеданс в
конкретной частотной точке.
[0039] Затем элемент 28 может вычислять отношение Z (ω0) из этих величин в соответствии
с уравнением (1) выше.
[0040] Полученная информация об импедансе, которая указывает на смещение
громкоговорителя 21, может быть затем проанализирована с помощью элемента 29
определения асимметрии.
[0041] В этом примере элемент 29 определения асимметрии сконфигурирован для
статистического анализа измерений импеданса для определения любой асимметрии в
смещении. В частности, элемент 29 сконфигурирован для определения асимметрии y1
переменной полного сопротивления, обозначенной X, в соответствии со следующим
уравнением;
[математическая формула]
Где μ - среднее значение, а σ - стандартное отклонение набора мгновенных изменений
значений импеданса, а E - оператор ожидания. Нормальное распределение имеет
асимметрию нуля. Мгновенное изменение значений полного сопротивления, образующих
набор, может быть выбрано с помощью скользящего окна или любым другим способом.
Таким образом, мгновенное изменение значений импеданса может быть определено в
течение заранее определенного периода времени.
[0042] В другом примере элемент 29 определения асимметрии сконфигурирован для
определения соотношения верхнего и нижнего пиков в изменении значений импеданса в
течение предварительно определенного периода времени. Асимметрия может быть
обнаружена, если отношение превышает заданный порог. В другом примере элемент 29
определения асимметрии сконфигурирован для определения отношения между
среднеквадратичным значением верхнего и нижнего отклонения значений импеданса. В
другом примере определяется средняя индуктивность, например, с использованием
фильтра низких частот, и для определения любой асимметрии контролируется разница
между текущей индуктивностью и средней индуктивностью.
24-02-2019
10
[0043] ИНЖИР. 3 показывает второй вариант осуществления. Одинаковые ссылочные
позиции были использованы для одинаковых частей. В этом варианте осуществления
элемент 29 определения асимметрии обеспечивает управляющий сигнал для модификации
входа, подаваемого в громкоговоритель. В частности, управляющий сигнал подается на
элемент 31 смещения постоянного тока. Элемент 31 смещения постоянного тока выполнен
с возможностью применения смещения постоянного тока или смещения к входному сигналу
22, чтобы компенсировать обнаруженную асимметрию в смещении громкоговорителя.
Таким образом, величина обнаруженной асимметрии управляет величиной
компенсационного смещения постоянного тока, применяемого элементом 31 смещения
постоянного тока. Дополнительный смеситель 32 предназначен для объединения входного
сигнала 22 в громкоговоритель 21 с сигналом смещения от элемента 31 смещения
постоянного тока. Дополнительный усилитель 33 предусмотрен для усиления смещенного
входного сигнала до объединения с измеряемым сигналом. Перед определением
асимметрии амплитуда входного сигнала могла быть ограничена асимметричным
достижением пределов отклонения, как показано на фиг. 1a.
Дополнительный усилитель 33 может управляться элементом 29 определения асимметрии,
чтобы усилить входной сигнал для учета более широкого доступного диапазона отклонения,
обеспечиваемого смещением входного сигнала 22, так что смещение громкоговорителя
центрируется между пределами отклонения.
[0044] ИНЖИР. Фиг.4 показывает дополнительный вариант осуществления, в котором
элемент 29 определения асимметрии обеспечивает управляющий сигнал. В частности,
управляющий сигнал используется для определения функции ограничения, которая должна
применяться к входному сигналу 22. Сигнальный процессор 34 предназначен для приема
входного сигнала 22 до смешивания с измерительным сигналом 26. Процессор 34 сигналов
принимает управляющий сигнал от элемента 29 определения асимметрии и определяет
асимметричную функцию ограничения, то есть функцию, которая применяет усиление и
ограничивает положительные и отрицательные пики входного сигнала различными
значениями. Процессор 34 сигналов принимает входной сигнал и применяет к нему
функцию ограничения. Обработка асимметричного сигнала входного сигнала может
использоваться для компенсации асимметрии при смещении динамика 21, его двигателя
звуковой катушки или другой части системы.
[0045] Таким образом, варианты осуществления по фиг. На фиг.3 и 4 представлена система
управления с замкнутым контуром, в которой обнаружение асимметрии смещения при
работе громкоговорителя 21 компенсируется генерацией управляющего сигнала от
24-02-2019
11
элемента определения асимметрии.
[0046] В каждом из приведенных выше вариантов осуществления элемент 29 определения
асимметрии может принимать входной сигнал 22. Таким образом, может быть определена
любая асимметрия во входном сигнале, которая может привести к элементу 29, ошибочно
определяющему асимметрию в работе громкоговорителя. Элемент 29 может быть
сконфигурирован для учета асимметрии во входном сигнале при вычислении управляющего
сигнала или значения асимметрии. В других вариантах осуществления элемент 29 может
ожидать получения менее асимметричного входного сигнала, прежде чем определять
какую-либо асимметрию в громкоговорителе 21.
[0047] Понятно, что, хотя вышеприведенные варианты осуществления относятся к
определению асимметрии смещения в громкоговорителях, изобретение может быть
применено к любому двигателю звуковой катушки.
[0048] В других вариантах осуществления измерительный сигнал содержит шум, введенный
во входной сигнал в определенной полосе частот. Затем методы идентификации, такие как
функция взаимной корреляции оценки кратковременного действия, могут использоваться
для определения характеристик Z (ω0) в конкретной частотной области, где центрирован
узкополосный шум. Кроме того, могут быть введены несколько тонов пилот-сигнала.
Например, три тона пилот-сигнала могут быть введены во входной сигнал на трех разных
частотах ω1, ω2 и ω3, и импеданс Z (ω1), Z (ω2) и Z (ω3) на этих частотах будет определен.
Несколько тонов пилот-сигнала могут находиться или не находиться в слышимом
диапазоне.
24-02-2019
12
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
53 Кб
Теги
kinds, 2016050497
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа