一种蜂鸣器的音量调节装置和家用电器的制作方法

1.本实用新型涉及智能家电技术领域，尤其涉及一种蜂鸣器的音量调节装置和家用电器。

背景技术：

2.随着科技的快速发展，家用电器越来越智能化。蜂鸣器作为家用电器中常见的发声器件，用于响应用户的控制指令，或在特殊情况下发出报警声。常规的蜂鸣器由控制器按照一定的开关频率控制驱动开关，以实现蜂鸣器的发声或关闭。
3.由于蜂鸣器的供电电压固定不变，蜂鸣器的音量大小无法自动调整，无法满足不同用户在不同使用场景下的需求。例如，在会议环境或睡眠环境，用户希望家用电器发出的声音尽可能的小，避免影响用户的作息；而在比较嘈杂的环境，用户希望能得到较大的响应声以确保有效地反馈。现有技术中，有些方案提出增加电压控制模块，例如利用电容充放电的原理控制蜂鸣器的输入电压，以此调节蜂鸣器的音量大小。
4.然而，发明人发现现有技术至少存在如下问题：现有的电压控制模块中，为了防止给电容充电的瞬间电流过大对驱动电路造成损伤，会为电容串联限流电阻，但是这样的电路结构设计，会带来充电电流的消耗，导致蜂鸣器无法达到最大音量，或者出现电容电压维持不稳定，导致蜂鸣器出现颤音等弊端。因此，如何更优地实现对蜂鸣器音量的控制，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

5.本实用新型实施例的目的是提供一种蜂鸣器的音量调节装置和家用电器，其能够实现对蜂鸣器的音量调节，并且能够降低充电电流的损耗，保证蜂鸣器的最大音量输出和稳定输出。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种蜂鸣器的音量调节装置，包括：电感、第一电容、续流二极管、第一开关电路、第二开关电路和控制单元；
7.所述第一开关电路的第一端与所述蜂鸣器的第一端连接，所述第一开关电路的第二端接地；所述第二开关电路的第一端与供电端连接，所述第二开关电路的第二端与所述电感的第二端连接，所述电感的第二端与所述蜂鸣器的第二端连接，所述第一电容的第一端与所述电感的第二端连接，所述续流二极管的第一端与所述电感的第一端连接，所述第一电容的第二端和所述续流二极管的第二端接地；
8.所述控制单元分别与所述第一开关电路的控制端、所述第二开关电路的控制端连接，用于分别向所述第一开关电路和所述第二开关电路发送占空比信号，以控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的通断。
9.作为上述方案的改进，所述第一开关电路包括：第一电阻、第二电阻和第一开关管；所述第一电阻的第一端与所述控制单元连接，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地；所述第一电阻的第二端与所述第一开关管的
控制端连接，所述第一开关管的第一端与所述蜂鸣器的第一端连接，所述第一开关管的第二端接地。
10.作为上述方案的改进，所述蜂鸣器的音量调节装置还包括：第三电阻；所述第三电阻的第一端与所述蜂鸣器的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述蜂鸣器的第二端连接。
11.作为上述方案的改进，所述第二开关电路包括：第二开关管、第三开关管、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
12.所述第四电阻的第一端与所述控制单元连接，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端连接，所述第五电阻的第二端接地；所述第四电阻的第二端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的第一端与所述第六电阻的第一端连接，所述第二开关管的第二端接地；
13.所述第七电阻的第一端与所述第六电阻的第二端连接，所述第七电阻的第二端与供电端连接；所述第六电阻的第二端与所述第三开关管的控制端连接，所述第三开关管的第一端与供电端连接，所述第二开关管的第二端与所述电感连接。
14.作为上述方案的改进，所述蜂鸣器的音量调节装置还包括：第二电容；所述第二电容的第一端与所述蜂鸣器的第二端连接，所述第二电容的第二端接地。
15.作为上述方案的改进，所述蜂鸣器的音量调节装置还包括：第八电阻；所述第二电容第一端通过所述第八电阻与所述蜂鸣器的第二端连接。
16.本实用新型实施例还提供了一种家用电器，包括：
17.蜂鸣器和如上述任一项所述的蜂鸣器的音量调节装置。
18.作为上述方案的改进，所述家用电器包括但不限于冰箱、空调器、制冰机或智能储物柜。
19.与现有技术相比，本实用新型实施例公开的蜂鸣器的音量调节装置和家用电器，包括电感、第一电容、续流二极管、第一开关电路、第二开关电路和控制单元，本实施例通过增加了由电感、电容、续流二极管和第二开关电路组成的电压控制模块，控制单元通过向第一开关电路发送pwm占空比波形信号，从而控制蜂鸣器发声与停止发声，并通过向第二开关电路发送pwm占空比波形信号，通过对开关占空比的控制，调整输入至蜂鸣器的电压，从而对蜂鸣器的音量进行控制，满足用户对蜂鸣器音量的不同需求，并且能够降低充电电流的损耗，保证蜂鸣器的最大音量输出和稳定输出，有效地提升了用户的使用体验。
附图说明
20.图1是现有技术中一种蜂鸣器的驱动电路的结构示意图。
21.图2是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第一种优选实施方式下的结构示意图；
22.图3是本实用新型实施例中第一开关电路的结构示意图；
23.图4是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第二种优选实施方式下的结构示意图；
24.图5是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第三种优选实施方式下的结构示意图；
25.图6是本实用新型实施例中第二开关电路的结构示意图；
26.图7是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第四种优选实施方式下的结构示意图；
27.图8是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第五种优选实施方式下的结构示意图；
28.图9是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第六种优选实施方式下的结构示意图；
29.图10是本实用新型实施例中一种家用电器的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.参见图1，是现有技术中一种蜂鸣器的驱动电路的结构示意图。现有技术中，典型的单音蜂鸣器驱动电路中，控制器mcu按照一定的开关频率控制开关电路的开关，使蜂鸣器bz1发声，因vcc电压不变，所以蜂鸣器音量大小无法自动调整。本实用新型实施例在原驱动电路基础上，增加电压控制模块，来调节输入到蜂鸣器bz1的电压大小，从而实现任意调整蜂鸣器bz1的音量大小。所述电压控制模块为直流斩波电路模块，通过电感、电容和续流二极管构成的回路，配合开关电路的通断，来实现对电能储存，来调节输入到蜂鸣器bz1的电压大小。
32.具体地，参见图2，是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第一种优选实施方式下的结构示意图。本实用新型实施例提供了一种蜂鸣器的音量调节装置10，用于实现对蜂鸣器bz1的音量大小调节。蜂鸣器的音量调节装置10包括电感l1、第一电容c1、续流二极管d1、第一开关电路k1、第二开关电路k2和控制单元mcu。
33.其中，第一开关电路k1的第一端与蜂鸣器bz1的第一端连接，第一开关电路k1的第二端接地；第二开关电路k2的第一端与供电端vcc连接，第二开关电路k2的第二端与电感l1的第一端连接，电感l1的第二端与所述蜂鸣器bz1第二端连接，第一电容c1的第一端与电感l1的第二端连接，续流二极管d1的第一端与电感l1的第一端连接，第一电容c1的第二端和续流二极管d1的第二端接地。控制单元mcu分别与第一开关电路k1的控制端、第二开关电路k2的控制端连接，用于分别向第一开关电路k1和第二开关电路k2发送占空比信号，以控制所述第一开关电路k1和第二开关电路k2的通断。
34.需要说明的是，蜂鸣器bz1的主要控制参数可包括工作电压(即蜂鸣器bz1两端的电压)、工作频率(例如输入的pwm波形频率)、工作电流以及驱动方式(直流/pwm波)等。并且，蜂鸣器bz1的音量控制可以通过调压控制，即控制蜂鸣器bz1的第一端和第二端之间的电压的大小，根据能量守恒定律，电压减少，直接减少压电式蜂鸣器的输出功率，减少振动幅值，降低蜂鸣器bz1音量，音量调节效果较明显，本实施例通过调压控制来实现蜂鸣器bz1的音量控制。
35.控制单元mcu向第一开关电路k1和第二开关电路k2发送的占空比信号为pwm占空
比信号，以控制所述第一开关电路k1和第二开关电路k2的导通和断开。具体地，控制单元mcu向第一开关电路k1输出高电平的pwm波形信号时，第一开关电路k1导通，使得蜂鸣器bz1的第一端和第二端之间有电压施加，蜂鸣器bz1发声；控制单元mcu向第一开关电路k1输出低电平的pwm波形信号时，第一开关电路k1断开，使得蜂鸣器bz1的第一端和第二端之间无电压施加，蜂鸣器bz1停止发声。
36.控制单元mcu向第二开关电路k2输出高电平的pwm波形信号时，第二开关电路k2导通，对电感l1和第一电容c1进行充能；控制单元mcu向第二开关电路k2输出低电平的pwm波形信号时，第二开关电路k2断开，由续流二极管d1对电感l1续流，此时电感l1、续流二极管d1，第一电容c1组成环路，l1中电流会继续向c1充电。并且，控制单元mcu控制对第二开关电路k2的开关占空比，该开关占空比直接影响电感l1的输出电压，从而可以任意调整电感l1的输出电压，此电压就是蜂鸣器bz1两端的电压，具体地，当蜂鸣器bz1两端的电压减小时，蜂鸣器bz1音量降低；当蜂鸣器bz1两端的电压增加时，蜂鸣器bz1升高，进而可以任意调整蜂鸣器bz1的音量大小。
37.本实用新型实施例的原理是通过电感l1、续流二极管d1组建buck电路，l1电感和c1电容都是储能元件。第二开关电路导通时，因为电感特性电流不能突变，因此电感本身会限制电流的变化，不会导致充电电流过大损伤第二开关电路；当第二开关电路断开时，也因为电感自身电流不能突变的特性，二极管d1提供续流的通路，此时电感l1、续流二极管d1，第一电容c1组成环路，l1中电流会继续向c1充电，相比于采用限流电阻和电容构成的储能电路，本实施例的电感l1本身不会像限流电阻一样消耗电流，避免了电能损耗，如果需要最高音量时，第二开关电路一直打开，那么蜂鸣器bz1上电压便是vcc电压，蜂鸣器可以达到电路的最高电压，发挥最大音量。电感l1、第一电容c1都是储能器件，c1电容容量可以更大，足够支撑蜂鸣器的工作电流需要，且第二开关电路导通、关闭时电感都在向电容充电，电路效率高，有效避免储能容量不够导致蜂鸣器两端电压维持不稳定，蜂鸣器声音出现颤音等情况；输出的电压依靠控制单元对第二开关电路的占空比控制即可，从0～vcc满范围可调，不会受到限流电阻影响不同电流时候压降不同，导致对蜂鸣器的音量控制出现困难。
38.采用本实用新型的技术手段，增加了由电感、电容、续流二极管和第二开关电路组成的电压控制模块，控制单元通过向第一开关电路发送pwm占空比波形信号，从而控制蜂鸣器发声与停止发声，并通过向第二开关电路发送pwm占空比波形信号，通过对开关占空比的控制，调整输入至蜂鸣器的电压，从而对蜂鸣器的音量进行控制，满足用户对蜂鸣器音量的不同需求，并且能够降低充电电流的损耗，保证蜂鸣器的最大音量输出和稳定输出，有效地提升了用户的使用体验。
39.作为优选的实施方式，参见图3和图4，图3是本实用新型实施例中第一开关电路的结构示意图；图4是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第二种优选实施方式下的结构示意图。本实用新型实施例在上述实施例的基础上进一步实施，在本实用新型实施例中，第一开关电路k1包括：第一电阻r1、第二电阻r2和第一开关管；第一电阻r1的第一端与控制单元mcu连接，第二电阻r2的第一端与第一电阻r1的第二端连接，第二电阻r2的第二端接地；第一电阻r1的第二端与第一开关管的控制端连接，第一开关管的第一端与蜂鸣器bz1的第一端连接，第一开关管的第二端接地。
40.通过上述电路组成，第一电阻r1的第一端(记为a)作为第一开关电路k1的控制端
与控制单元mcu实现连接，第一开关管的第一端(记为b)作为第一开关电路k1的第一端与蜂鸣器bz1连接，第一开关管的第二端(记为c)作为第一开关电路k1的第二端接地。
41.作为可选的实施方式，所述第一开关管可以为可为npn型三极管(记为n1)，三极管n1的集电极即为第一开关管的第二端，三极管n1的发射极即为第一开关管的第一端，三极管n1的基极即为第一开关管的控制端。
42.当然，以上场景仅作为一种实施方式，实际应用中第一开关管也可以设置为pnp型三极管等其他形式，对第一开关电路进行适应性修改，在此不做具体限定。
43.作为优选的实施方式，参见图5，是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第三种优选实施方式下的结构示意图。本实用新型实施例在上述实施例的基础上进一步实施，在本实用新型实施例中，蜂鸣器的音量调节装置10还包括：第三电阻r3；第三电阻r3的第一端与所bz1蜂鸣器的第一端连接，第三电阻r3的第二端与蜂鸣器bz1的第二端连接。
44.本实用新型实施例中，通过第三电阻r3与蜂鸣器bz1并联，起到保护蜂鸣器bz1的作用。
45.作为优选的实施方式，参见图6和图7，图6是本实用新型实施例中第二开关电路的结构示意图；图7是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第四种优选实施方式下的结构示意图。本实用新型实施例在上述任意实施例的基础上进一步实施，在本实用新型实施例中，第二开关电路k2包括：第二开关管、第三开关管、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7；
46.其中，第四电阻r4的第一端与控制单元mcu连接，第五电阻r5第一端与第四电阻r4的第二端连接，第五电阻r5的第二端接地；第四电阻r4的第二端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的第一端与第六电阻r6的第一端连接，所述第二开关管的第二端接地；第七电阻r7的第一端与第六电阻r6的第二端连接，第七电阻r7的第二端与供电端vcc连接；第六电阻r6的第二端与所述第三开关管的控制端连接，所述第三开关管的第一端与供电端vcc连接，所述第二开关管的第二端与电感l1连接。
47.通过上述电路组成，第四电阻r4的第一端(记为d)作为第二开关电路k2的控制端与控制单元mcu实现连接，第三开关管的第一端(记为e)作为第二开关电路k2的第一端与供电端vcc连接，第三开关管的第二端(记为f)作为第二开关电路k2的第二端与电感l1连接。
48.作为可选的实施方式，所述第二开关管可以为可为npn型三极管(记为n2)，三极管n2的集电极即为第二开关管的第二端，三极管n2的发射极即为第二开关管的第一端，三极管n2的基极即为第二开关管的控制端。所述第三开关管可以为可为pnp型三极管(记为p1)，三极管p1的集电极即为第三开关管的第一端，三极管p1的发射极即为第三开关管的第二端，三极管p1的基极即为第三开关管的控制端。
49.具体地，控制单元mcu输出高电平的pwm波形信号时，三极管n2导通，三极管p1导通，对电感l1和第一电容c1进行充能；控制单元mcu输出低电平的pwm波形信号时，三极管n2断开，三极管p1断开，由续流二极管d1对电感l1续流，此时电感l1、续流二极管d1，第一电容c1组成环路，l1中电流会继续向c1充电。并且，控制单元mcu控制对三极管n2的开关占空比，进而控制三极管p1的开关占空比，从而可以任意调整电感l1的输出电压，此电压就是蜂鸣器bz1两端的电压。
50.当然，以上场景仅作为一种实施方式，实际应用中第二开关管和第三开关管的配合也可以设置为npn型三极管和继电器配合，或者npn型三极管和npn型三极管的配合等其他形式，对第二开关电路进行适应性修改，在此不做具体限定。
51.作为优选的实施方式，参见图8，是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第五种优选实施方式下的结构示意图。本实用新型实施例在上述任意实施例的基础上进一步实施，在本实用新型实施例中，蜂鸣器的音量调节装置10还包括第二电容e1；第二电容e1的第一端与蜂鸣器bz1的第二端连接，第二电容e1的第二端接地。
52.具体地，控制单元mcu通过向第二开关电路k2发送占空比信号，控制第二开关电路的导通和断开，以及控制开关占空比来实现对电感l1和第一电容c1的充电时，也同时实现为第二电容e1的充电。
53.也即控制单元mcu向第二开关电路k2输出高电平的pwm波形信号时，第二开关电路k2导通，对电感l1、第一电容c1和第二电容e1进行充能；控制单元mcu向第二开关电路k2输出低电平的pwm波形信号时，第二开关电路k2断开，由续流二极管d1对电感l1续流，此时电感l1、续流二极管d1，第一电容c1组成环路，l1中电流会继续向c1充电，以调节蜂鸣器bz1的音量大小，而第二电容e1则为蜂鸣器bz1供电，电压逐渐降低，使得蜂鸣器bz1产生尾音效果。控制单元mcu通过第二开关电路k1控制蜂鸣器bz1的频率，改变蜂鸣器bz1的频率和声调。
54.作为优选的实施方式，参见图9，是本实用新型实施例中一种蜂鸣器的音量调节装置在第六种优选实施方式下的结构示意图。本实用新型实施例在上一实施例的基础上进一步实施，在本实用新型实施例中，蜂鸣器的音量调节装置10还包括第八电阻r8；第二电容e1第一端通过第八电阻r8与蜂鸣器bz1的第二端连接。
55.本实施例中，第八电阻r8作为限流电阻，通过为第二电容e1串联第八电阻r8，起到防止直接给第二电容e1充电的瞬时电流过大会损伤甚至烧毁其他电子元器件的作用。
56.参见图10，是本实用新型实施例中一种家用电器的结构示意图，本实用新型实施例还提供了一种家用电器20，包括蜂鸣器21和蜂鸣器的音量调节装置22，其中，蜂鸣器的音量调节装置22被配置为上述任一项所提供的蜂鸣器的音量调节装置10，两者的结构和工作原理相同，在此不做赘述。
57.进一步地，所述家用电器20可以设置为任意需要蜂鸣器来提供发声需求的电器，包括但不限于冰箱、空调器、制冰机、智能储物柜、电饭煲、热水器、热水壶等。
58.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种蜂鸣器的音量调节装置，其特征在于，包括：电感、第一电容、续流二极管、第一开关电路、第二开关电路和控制单元；所述第一开关电路的第一端与所述蜂鸣器的第一端连接，所述第一开关电路的第二端接地；所述第二开关电路的第一端与供电端连接，所述第二开关电路的第二端与所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述蜂鸣器的第二端连接，所述第一电容的第一端与所述电感的第二端连接，所述续流二极管的第一端与所述电感的第一端连接，所述第一电容的第二端和所述续流二极管的第二端接地；所述控制单元分别与所述第一开关电路的控制端、所述第二开关电路的控制端连接，用于分别向所述第一开关电路和所述第二开关电路发送占空比信号，以控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的通断。2.如权利要求1所述的蜂鸣器的音量调节装置，其特征在于，所述第一开关电路包括：第一电阻、第二电阻和第一开关管；所述第一电阻的第一端与所述控制单元连接，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地；所述第一电阻的第二端与所述第一开关管的控制端连接，所述第一开关管的第一端与所述蜂鸣器的第一端连接，所述第一开关管的第二端接地。3.如权利要求1所述的蜂鸣器的音量调节装置，其特征在于，所述蜂鸣器的音量调节装置还包括：第三电阻；所述第三电阻的第一端与所述蜂鸣器的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述蜂鸣器的第二端连接。4.如权利要求1所述的蜂鸣器的音量调节装置，其特征在于，所述第二开关电路包括：第二开关管、第三开关管、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第四电阻的第一端与所述控制单元连接，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端连接，所述第五电阻的第二端接地；所述第四电阻的第二端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的第一端与所述第六电阻的第一端连接，所述第二开关管的第二端接地；所述第七电阻的第一端与所述第六电阻的第二端连接，所述第七电阻的第二端与供电端连接；所述第六电阻的第二端与所述第三开关管的控制端连接，所述第三开关管的第一端与供电端连接，所述第二开关管的第二端与所述电感连接。5.如权利要求1至4任一项所述的蜂鸣器的音量调节装置，其特征在于，所述蜂鸣器的音量调节装置还包括：第二电容；所述第二电容的第一端与所述蜂鸣器的第二端连接，所述第二电容的第二端接地。6.如权利要求5所述的蜂鸣器的音量调节装置，其特征在于，所述蜂鸣器的音量调节装置还包括：第八电阻；所述第二电容第一端通过所述第八电阻与所述蜂鸣器的第二端连接。7.一种家用电器，其特征在于，包括：蜂鸣器和如权利要求1至6任一项所述的蜂鸣器的音量调节装置。8.如权利要求7所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器包括但不限于冰箱、空调器、制冰机或智能储物柜。

技术总结

本实用新型公开了一种蜂鸣器的音量调节装置和家用电器，包括电感、第一电容、续流二极管、第一开关电路、第二开关电路和控制单元；第一开关电路的第一端与蜂鸣器的第一端连接，第一开关电路的第二端接地；第二开关电路的第一端与供电端连接，第二开关电路的第二端与电感的第一端连接，电感的第二端与蜂鸣器的第二端连接，第一电容的第一端与电感的第二端连接，续流二极管的第一端与电感的第一端连接，第一电容的第二端和续流二极管的第二端接地；控制单元用于控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的通断。本实用新型能够对蜂鸣器的音量调节，并减少充电电流的损耗，保证蜂鸣器的最大音量输出和稳定输出。大音量输出和稳定输出。大音量输出和稳定输出。

技术研发人员：

韩静波 闫军旺 范金芝 张善房

受保护的技术使用者：

海信冰箱有限公司

技术研发日：

2022.10.24

技术公布日：

2023/2/16