监控电池电量及高压电能值，开关整个电路，抗干扰等功能。开关按键实现在无线控制失效状况下的应急备用，采用手动控制高压储能或脉冲发声。低高压电转换模块7用于把直流12V电源通过PWM脉宽调制方式实现0到5000V电压输出，也就是把低电压转换成高电压功能。耐高压电磁开关4实现以12V直流电来控制5000V高压电的储存以及进行瞬时通断来实现脉冲发声功能。高压储能电容8的功能是把高压恒流逆变供电电路输出的高压电能储存于电容中，以便获得足够的能量来实现脉冲发声。极化磁媒介放电体9主要用于提高空气剧烈震动的空间以提高脉冲发声能量。其脉冲声音产生的方法，大体按如下步骤实现:
[0076]1)以12V直流蓄电池作为系统供电，蓄电池一般所选型号为6Ah/12V铅酸电池或锂电池；
[0077]2)通过一高压恒流逆变电路将低压电转变为5000V/10mA高压电；
[0078]3)通过有线或无线控制的开关，将5000V/10mA高压电存储到一高压储能电容中；
[0079]4)通过耐高压电磁开关，将高压储能电容中存储的高压电能释放到一极化磁媒介放电体中；
[0080]5)极化磁媒介放电体导电，产生高压放电，从而使周围空气受震动而发声。
[0081]在该方法实现的过程中，低高压电转换模块7中采用MST32F103高性能单片处理器控制管理输出电压及电流，高压电可达到5000V。采用聚丙烯高压储能电容，容量是1.5微法拉，耐压2000伏，进行3串12并联后可达到耐压6000伏、容量为12微法拉的大容量电容。耐高压电磁开关采用特定的结构增强耐高压能力，并且可以通过有线或无线的方式得以控制，有线或无线的方式都具有双控制功能，控制高压电能的释放。极化磁媒介放电体采用经过高压10000伏的电压极化的磁片放电，具有比空气的导电性大，但远小于金属的导电性，能够在高压下放电。另外，通过交流220V市电可以通过一充电电路给铅酸蓄电池充电，利用12V直流电给大电流恒流逆变电路供电。
【主权项】
1.一种脉冲声音发生器，其特征在于:包括蓄电池⑴，电池充电模块⑵，电源管理模块(3)，耐高压电磁开关(4)，无线遥控器(5)，有线开关按键(6)，低高压电转换模块(7)，高压储能电容(8)，极化磁媒介放电体(9)； 电池充电模块⑵为蓄电池⑴充电，电源管理模块⑶将蓄电池(1)的电统一管理和分配；耐高压电磁开关(4)控制高压储能电容(8)与极化磁媒介放电体(9)之间的导通；耐高压电磁开关⑷的闭合，以及低高压电转换模块(7)与高压储能电容⑶之间的导通均通过有线开关或无线遥控控制； 耐高压电磁开关⑷包括动触点部分和静触点部分，动触点部分包括电磁线圈、电磁铁芯、两个开关动触点、两个开关动触点接线端子、绝缘体，所述电磁线圈的中心穿设电磁铁芯，所述电磁铁芯的一端固定连接绝缘体，所述绝缘体的两端部各自固定连接一个所述开关动触点，两个所述开关动触点分别与两个所述开关动触点接线端子通过软导线连接，两个所述开关动触点接线端子又分别与所述高压储能电容正、负极连接； 静触点部分包括两组，每组中包括一个开关静触点、一个开关静触点绝缘体和一个开关静触点接线端子，开关静触点和开关静触点接线端子都固定在开关静触点绝缘体上，开关静触点和开关静触点接线端子之间通过软导线连接，其中一个开关静触点接线端子与所述极化磁媒介放电体的正极连接；另一个开关静触点接线端子与所述极化磁媒介放电体的负极连接； 所述两个开关动触点与两个开关静触点分为两组成对设置，每对中的开关动触点与开关静触点之间的距离最小为10mm ； 极化磁媒介放电体(9)包含一组电器元件组成的串联放电回路，放电回路中串两个采用铁氧体永磁材料经过10000伏电压极化20分钟而成的极化磁片，两个所述极化磁片的间距最小为40mm。2.根据权利要求1所述的脉冲声音发生器，其特征在于:所述极化磁媒介放电体(9)的具体结构是:包括一绝缘体，在绝缘体中埋入两根正、负极导线连接柱，两根连接柱的接线端露出，极化磁媒介放电体的正、负极导线分别连接到两个所述接线端； 绝缘体的上部装入两片所述极化磁片，两片所述极化磁片外露于空气中，两片极化磁体采用直径20mm、厚4mm的极化磁片； 两片所述极化磁体在顶部通过一导电体电气连接，两片极化磁片在底部则分别通过正、负电极，与正、负极导线连接柱连接； 所述正负极导线连接柱、正负电极、极化磁片、导电体构成所述放电回路，所述极化磁媒介放电体的正、负极导线另一端分别连接于耐高压电磁开关的两个静触点接线端子上。3.根据权利要求1所述的脉冲声音发生器，其特征在于:所述低高压电转换模块(7)包括一 MST32F103单片机处理器、高频MOS开关管，以及高频变压器、整流器，12V低压电接入电路，同时为所述处理器提供电源，所述处理器依据PWM算法逐步打开高频MOS开关管，开通高频变压器输出电压，全波整流后输出；处理器同步采集输出的电压信号及电流信号，通过PWM算法比较判断输出电压和电流的误差，然后调整响应的误差值，再度控制MOS开关管的打开，调整变压器输出值，直至达到系统设定的电压、电流值。4.根据权利要求1或3所述的脉冲声音发生器，其特征在于:所述低高压电转换模块(7)将12V低压电转变为5000V/10mA高压电。5.根据权利要求1所述的脉冲声音发生器，其特征在于:所述蓄电池为6Ah/12V铅酸电池或锂电池之一，满足充放电次数100次。6.根据权利要求1所述的脉冲声音发生器，其特征在于:所述高压储能电容采用CBB22155聚丙烯高压电容，进行3串12并联，达到耐压6000伏，容量为12微法拉的大容量电容。7.根据权利要求1所述的脉冲声音发生器，其特征在于:所述无线遥控器是采用频率编码双通道控制方式，一个通道用于低高压电转换模块(7)与高压储能电容(8)之间的导通控制，另一个通道用于耐高压电磁开关(4)的闭合控制； 频率编码无线无线遥控器有一个发射器和一个接收器，发射器发射的编码信号有地址码、数据码、同步码等三类信息，通过ASK调剂电路起振发射315MHz等幅高频信号；接收器在连续两次接收到发射器发出的高频信号对应的地址码、数据码才表示接收成功，根据数据码的命令启动相应的控制电路驱动对应的继电器，使继电器工作从而来控制高压电磁开关的通断。8.根据权利要求1所述的脉冲声音发生器，其特征在于:所述有线开关，采用双触点，其中一个触点是复位触点，一个是闭锁触点，复位触点用于耐高压电磁开关(4)的闭合控制；闭锁触点用于低高压电转换模块(7)与高压储能电容⑶之间的导通控制。
【专利摘要】本发明涉及一种便携式脉冲声音发生器，包括蓄电池，电池充电模块，电源管理模块，耐高压电磁开关，无线遥控器，有线开关，低高压电转换模块，高压储能电容，极化磁媒介放电体；耐高压电磁开关控制高压储能电容与极化磁媒介放电体之间的导通；高压储能电容存储5000V的高压，极化磁媒介放电体由两片极化磁体，形成高压放电。本发明利用高压储能，在极化磁媒介上形成放电的方式产生脉冲声音，安全、声能大，最大声能可达到150dB。
【IPC分类】H02J7/10, H02J7/00, G10H1/40, H03K3/02
【公开号】CN105245205
【申请号】CN201510598717
【发明人】燕翔, 陈旭永
【申请人】清华大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月18日