具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，所述音箱系统包括有超低音音箱和两个卫星音箱，所述两个卫星音箱通过音频连接线连接于所述超低音音箱，所述超低音音箱为扁平状结构，设置于电视机背后，所述两个卫星音箱设置于电视机两侧；且所述超低音音箱至少具有超低音喇叭，所述超低音喇叭抵靠于超低音音箱的内壁，凹于音箱的外壁，避免造成绕射，所述音箱的内壁贴附有高声阻尼材料；所述超低音音箱内设置有一个隔离区域，所述隔离区域内设置有控制主机，所述控制主机具有可扩展功能的标准接口，控制主机通过音频线缆连接超低音喇叭及卫星音箱，控制超低音音箱和两个卫星音箱的声音输出，使超低音音箱和两个卫星音箱具有同时播放的效果，避免了延时和无法做到高保真传输的缺点；扩展功能的标准接口置于控制主机，通过此接口可自由增加该音箱系统的功能，由此实现系统的功能多样化。
【专利说明】具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及音响视听设备，尤其涉及一种适用于平板电视的可挂墙的可扩展功能的音箱系统。
【背景技术】
[0002]目前，平板电视已经普及，并且由于技术的飞跃发展，平板电视的厚度也越来越薄，虽然带给了人们高清及超薄的视觉享受，但是同时在音质方面却越来越轻薄，反不如CRT电视的音质饱满浑厚，消费者在听觉方面的享受无法得到满足，因而专为弥补平板电视音质不足的Soundbar音箱系统应运而生。
[0003]Soundbar是指将两个或多个声道的音箱、功放整合在一个箱体内的长条状音箱，其主要的特点为:各个通道都有独立的腔体，保障良好的隔离和分离度。使用时与传统音箱不同，Soundbar以横向摆放使用，主要搭配平板电视如液晶电视、等离子电视等使用。如图1所示。图1所示，现在市场上的soundbar音响多由超低音音箱a、Soundbar音箱b与soundbar主机c构成，其中超低音音箱a与soundbar主机c间由2套电源分别供电，靠2套无线模块连接传输超低音信号。由于无线音频传输，存在时延、无法做到高保真传输等缺点。另外由于2套电源需要分别操作，而且超低音音箱与soundbar主机间无线连接需要人工对码，所以操作较为复杂。其主要缺陷为soundbar主机和超低音之间用无线连接，主机和超低音需要独立的电源、功放和音频无线收发模块及相应的处理电路，产品成本大大提高；通过音频无线收发模块和相应的电路处理后，信号有10-40毫秒的延时，尽管用其他方式可以修正这个延时，但对整个音响系统来讲是一种缺陷，无法达到高保真音响的要求；无线连接一般需要对码操作，使用变得繁琐；长条形主音箱，由于是一个整体且长度固定，只能和一定大小尺寸的电视配套，不同尺寸的电视，需要不同长度的长条形声巴来配套；因为传统的声巴属于一个完整的音响系统，主机就离不开显示、控制或者遥控器，成本高、使用不便。
[0004]例如专利申请2010202902553公开了一种嵌入式Soundbar音箱系统，该音箱系统应用于不同尺寸的平板电视，包括Soundbar主机和两个音箱，两个音箱分别嵌入安装于Soundbar主机的左右两端，并分别与Soundbar主机连接。通过嵌入方式安装音箱于Soundbar主机的左右两端，并可通过采用不同尺寸的条形音箱来实现整个Soundbar音箱系统的尺寸与平板电视尺寸的匹配，这样，满足了不同尺寸平板电视的需要，然而，所述的各个音箱仍然需要独立供电，分别输送信号，很难做到高保真传输。
[0005]专利申请2012105947738公开了一种高保真有源一体化音箱，该音箱包括按照信号流向依次设置的信号输入模块、集成有DAC数字音频处理模块、功放模块、喇叭模块、音箱控制模块，音箱还包括降噪模块，数字音频处理模块还包括第一缩放单，音箱控制模块包括降噪控制模块，经过数字音频处理模块处理的数字信号依次经第一缩放单元、DAC和降噪模块传输至功放模块；降噪控制模块用于检测经过数字音频处理模块处理的数字信号电平，当检测到的信号电平低于预设阀值时，控制第一缩放单元按预设倍数放大信号电平，并同时控制降噪模块按该预设倍数缩小信号电平；当检测到的信号电平高于阀值时，控制第一缩放单元和降噪模块按原信号电平大小输出。该申请虽然将音箱与控制系统一体化，但是对于如何设置控制系统并没有进一步详细的说明，众所周知，音箱是根据所播放的音效及喇叭的型号进行设计的，并没有内置控制系统的设计习惯，而且出于播放效果，音箱内必须经过特殊的处理，例如贴附阻尼材料，这往往会带来对控制系统及电路的限制。
【发明内容】
[0006]基于此，本发明的目的在于设计一种具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，该音箱系统安装方便，信号传输稳定，避免了延时、无法做到高保真传输等缺点，解决现有soundbar音箱系统低音传输的缺点及操作复杂的问题。
[0007]本发明的另一个目的在于设计一种具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，该音箱系统能够通过标准的扩展接口进行功能扩展，达到功能多样的目的。
[0008]本发明的另一个目的在于设计一种具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，该音箱系统使产品使用时操作更简单、能与平板电视开关机联动，并采用一套电源就能达到现有soundbar音箱系统的全部功能，更能节约成本。
[0009]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]—种具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，所述音箱系统包括有超低音音箱和两个卫星音箱，所述两个卫星音箱通过音频连接线连接于所述超低音音箱，其特征在于所述超低音音箱为扁平状结构，设置于电视机背后，所述两个卫星音箱设置于电视机两侧；且所述超低音音箱至少具有超低音喇叭，所述超低音喇叭抵靠于超低音音箱的内壁，凹于音箱的外壁，避免造成绕射，所述音箱的内壁贴附有高声阻尼材料；所述超低音音箱内设置有一个隔离区域，所述隔离区域内设置有控制主机，所述控制主机具有可扩展功能的标准接口，控制主机通过音频线缆连接超低音喇叭及卫星音箱，控制超低音音箱和两个卫星音箱的声音输出，使超低音音箱和两个卫星音箱具有同时播放的效果，避免了延时和无法做到高保真传输的缺点。扩展功能的标准接口置于控制主机，通过此接口可自由增加该音箱系统的功能，由此实现系统的功能多样化。
[0011]所述音箱系统的控制主机包含电源控制模块，功放电路、具备有线模拟、数字信号输入接口及音箱信号输出接口、可扩展功能的标准接口。所述音箱系统的控制主机电源模块给整个电视音箱系统供电，智能的电源设计能在电视开机时或者有音频信号输入时音箱系统自动启动，在电视休眠或关机后音箱系统又自动关机，以达到与电视联动的效果，这样就不需遥控或者手动操作音箱系统，操作更方便。
[0012]所述可扩展功能的标准接口可兼容I2C、I2S总线的数字信号和传输模拟音频信号，以实现音频设备的功能扩展。
[0013]所述音箱系统，其超低音音箱内设置有隔音壁，隔音壁为门形、半圆形、半椭圆形、拱形的任意一种，隔音壁固定在超低音音箱内，其两端固定在超低音音箱的内壁上并密封，由此形成一个隔离区域，隔离区域内设置控制主机，所述控制主机是由控制电路及连接于控制电路上的控制芯片构成，控制电路及控制芯片设置于PCB板上，通过接口或端口与外部进行连接。
[0014]更进一步，所述超低音音箱，其隔离区域设置于超低音音箱的中部，向下延伸并与外部贯通，以便于连接外部设备及音箱；所述隔离区域的上部与两侧可用于设置喇叭，超低音喇口八至少设置于上述任意一处，且喇口八的前端密封于超低音音箱的内壁，喇口八的后端固定于隔音壁上。
[0015]更进一步，上述隔音壁上设置有喇叭固定孔，喇叭的后端嵌设并固定于该喇叭固定孔，通过隔音壁嵌设的方式对喇叭进行固定，能够有效地减小喇叭的占有空间，最佳地利用音箱内部空间。
[0016]所述隔音壁的外部包覆有阻尼材料，以有效地吸收声音，控制音箱Q值，同时减轻箱振。
[0017]所述阻尼材料，为高密度发泡泡沫塑料、特制毛毡、橡胶及吸音毡等的任意一种。
[0018]所述超低音音箱的内壁上，除了贴附有阻尼材料外，还在阻尼材料上包覆有吸声层，所述的吸声层，为超细玻璃棉、矿渣棉、纤维喷胶棉、真空棉、泡沫海绵、棉絮、棉纸、柔软的卫生纸的任意一种。
[0019]所述卫星音箱通常为但不限于竖向长条形结构，其厚度与平板电视相当，以便于安装于平板电视的两侧。有线传输通常采用模拟信号、数字光纤或数字同轴电缆的方式进行传输。
[0020]所述控制电路中，包括有电源感应电路和开关电源，所述电源感应电路包括有感应二极管和光耦合器，感应二极管连接于电视的电源输入端，光耦合器一端连接于感应二极管，另一端连接于MCU，当电视打开后，通过该电源感应电路检测到电压信号，该电压信号反馈给MCU，由MCU启动主开关电源进行工作，从而使音箱系统工作，达到唤醒的目地。
[0021]所述感应二极管，由两个串联的二极管构成，从而产生适当的压降，利用该电压驱动光耦合器工作，从而在与MCU连接端产生唤醒信号。
[0022]所述超低音音箱，其为平板状，且其厚度为5-10cm，该超低音音箱的厚度远小于现有的超低音音箱，此超薄设计能使其藏于平板电视后面，无论平板电视挂墙安装还是放置在平面上。
[0023]所述超低音音箱，其竖向横截面为三角形、四方形、梯形、圆形、椭圆形、多边形的任意一种。
[0024]本发明与现有技术相比，有益效果在于:1、扁平状的超低音音箱设计，能使超低音音箱隐藏在平板电视后面，方便与电视进行连接。2、采用有线传输电视音频信号确保了音频的高保真传输，降低了延时。3、智能的电源管理，使产品使用时操作更简单、更加人性化，能与平板电视开关机联动，功能上与平板电视进一步融为一体。4、创新的扩展功能标准接口，使产品功能多样化与标准化。5、能达到现有soundbar音箱系统的全部功能，且更节约成本。
[0025]附图及说明
[0026]图1是现有的Soundbar音箱系统的结构示意图。
[0027]图2是本发明所实施超低音音箱结构示意图。
[0028]图3是图2所示音箱的右视图。
[0029]图4是本发明所实施安装于平板电视的示意图
[0030]图5是本发明所实施控制主机的结构示意图。
[0031]图6是本发明所实施电源感应电路的电路图。
[0032]图7是本发明所实施扩展功能的标准接口示意图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]图2-4为本发明所实施具体结构，其中图2为本发明实现的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统的结构示意图，图3为超低音音箱的右视图，图4为的超低音音箱系统的结构示意图，其中，本发明所实现的超低音音箱系统主要包括两个卫星音箱8 (图4中所示)以及超低音音箱I (图2、图4 一 5中所示)，卫星音箱8设置于平板电视9的两侧与平板电视相对应，对于卫星音箱8来说，只要是竖向设置的长条状结构即可，通常其竖向的横截面选择为四方形，以便于安装。
[0035]超低音音箱I安装时由于其超薄的外形可以设置在平板电视9后面。
[0036]在本发明的实现中，超低音音箱I是重点，图2所示是超低音音箱I的具体结构。超低音音箱1，其为扁平状结构，通常厚度为5-lOcm，这种设计使超低音音箱具有超薄的结构，能使其藏于平板电视后面，无论平板电视挂墙安装还是水平放置。
[0037]且超低音音箱中具有一个隔离区域6，隔离区域6是由隔音壁5与超低音音箱I的外壁间隔形成。其中，隔音壁5为门形，固定在超低音音箱I内，其两端固定在超低音音箱的内壁上并密封，由此形成一个隔离区域6。隔离区域6内设置控制主机，控制主机是由控制电路及连接于控制电路上的控制芯片构成，控制电路及控制芯片设置于PCB板7上，通过接口或端口 71与外部进行连接。控制主机电连接超低音喇叭及卫星音箱，控制对超低音音箱和两个卫星音箱上电，使超低音音箱和两个卫星音箱具有同时播放的效果，避免了延时和无法做到高保真传输的缺点。
[0038]具体地说，隔离区域6通常设置于超低音音箱I的中部，向下延伸并与外部贯通，以使接口或端口 71暴露在外，以连接外部设备及音箱。由此，在隔离区域6的上部与两侧可以设置超低音喇叭2、3、4(原则上超低音喇叭可以设置于上述任意一处，但通常是上述三处都会设有超低音喇叭)，这种结构，可以有效地消除驻波。
[0039]而且，在隔音壁5上设置有喇叭固定孔52，例如，超低音喇叭4的后端嵌设并固定于该喇叭固定孔52，喇叭4的前端密封于超低音音箱I的内壁上，并凹于超低音音箱I的外壁；通过隔音壁5嵌设的方式对超低音喇叭进行固定，可以有效地减小喇叭的占有空间，充分地利用音箱内部空间。
[0040]超低音喇叭2、3、4的前端均抵靠于超低音音箱I的内壁，凹于超低音音箱I的外壁，使超低音音箱I的外壁上形成一个凹槽11 (即超低音音箱的外壁上，对应超低音喇叭的位置设置有凹槽11)，这样可以避免造成绕射；同时，在超低音音箱I的内壁贴附有高声阻尼材料12，高声阻尼材料12为高密度发泡泡沫塑料、特制毛毡、橡胶及吸音毡等的任意一种。
[0041]在超低音音箱I的内壁上，除了贴附有高声阻尼材料12外，还在高声阻尼材料12上包覆有吸声层13，吸声层13，为超细玻璃棉、矿渣棉、纤维喷胶棉、真空棉、泡沫海绵、棉絮、棉纸、柔软的卫生纸的任意一种。高声阻尼材料12、吸声层13都可以控制音箱Q值，同时减轻箱振、抑制谐振峰。
[0042]在隔音壁5的外部包覆有阻尼材料51，以有效地吸收声音，控制音箱Q值，同时减轻箱振。
[0043]结合图3所示，由于超低音音箱I是扁平状结构，超低音喇叭4(超低音喇叭2、3也是如此)通常采用椭圆形喇叭。
[0044]图4所示，在安装时，先将支架10固定于墙体上，再将超低音音箱I安装于支架10上，然后将平板电视9固定于支架10上，超低音音箱I自然而然地隐藏于平板电视9的后部。然后将卫星音箱8装于平板电视9的两侧即可。卫星音箱8通常为但不限于竖向长条形结构，其厚度与平板电视相当，以便于安装于平板电视的两侧。
[0045]具体安装时，如图4所示，超低音音箱I安装于平板电视9后面，其厚度通常小于1cm,以能够很好地贴附于平板电视9后面；控制主机则设置于超低音音箱I内；超低音音箱I可通过模拟音频信号线、数字光纤线、数字同轴线缆这三种方式与平板电视9进行连接，另外，超低音音箱I与卫星音箱8之间通过音频连接线进行连接。
[0046]为了实现超低音音箱及卫星音箱的控制，通常会在超低音音箱I里安装音箱系统的控制主机，控制主机的结构框图如图5所示，图中，白色箭头为信号走向，黑色箭头为电流走向。
[0047]图5所示，本发明的控制主机包含有:电源感应电路101、开关电源102、MCU电路105、蓝牙模块104、检测及处理电路103、数字功率放大器106、功能扩展接口 107。电源控制模块，功放电路，有线模拟、数字信号输入接口及音箱信号输出接口、可选的WIFI模块和HDMI模块等接入模块。
[0048]开关电源给整个音箱系统供电，智能的电源设计能在电视开机时音箱系统自动启动，在电视休眠或关机几分钟后音箱系统又自动关机，以达到与电视联动的效果，这样就不需单独操作音箱系统，操作更方便。
[0049]电流输入，先通过EMI滤波网络，再进入到开关电源102，然后给音箱系统供电，MCU电路105控制蓝牙模块104和开关电源102以及整个系统的工作状态，当电源输出接口接上电视机后，由电源感应101检测电视机的状态。
[0050]音频信号的输入，直接进入到检测及处理电路103，检测及处理电路103执行音源信号的检测、声像处理、EQ均衡、动态等响度等，处理完后反馈给数字功率放大器106，放大后输出。
[0051]功能扩展接口 107对应多个扩展辅助功能模块108，以便于进行功能扩展，扩展辅助功能模块例如是卡拉OK盒、HDMI盒、SD插卡盒和USB播放盒的任意一种。功率扩展接口 107将扩展辅助功能模块108输入的信号传输给检测及处理电路103进行处理，然后再输出给数字功率放大器106，放大后输出。
[0052]在控制主机中，电源感应电路将电视和音响系统的电源联动，当电视机的电源打开时，通过音响系统的电源检测单元，跟踪电视机的电源，音响自动打开，电路图如图6所不O
[0053]图中:利用电源输入口为系统提供220V交流电，此时整个系统处于待机状态；电源输出口为智能电视供电，当电视机开启后，电源线上电流经过“联动开机检测电路”的二极管(D10、D15)产生约IV至1.2V的压降，利用该电压驱动光耦(光耦合器)U19，从而在网络端“TV_ON”产生唤醒信号。当MCU收到此唤醒信号后通过网络端EN_POW、DGT控制主电源和音频芯片3.3V电源开启，系统进入工作状态。
[0054]所有音源接入，可以智能设定，跟踪某一信号源输入或全部的信号源自动唤醒音响电源。在系统处于待机状态时(待机状态时各功能电路分别处于以下状态:前级电源、DC-DC电路、MCU、蓝牙正常上电状态；主电源、功放系统、前级音频电路断电状态)，MCU每隔一段时间就会开启前级音频电路的供电开关并描扫一次DSP芯片，检测此时是否有信号进入，一旦从DSP芯片检测到音频信号就马上判断此信号与APP上设定的开机条件是否相符(开机条件可设:模拟、光纤、同轴、蓝牙四种模式)，相符则开启主电源、前级音频电路和功放系统，使系统正常工作。
[0055]功能扩展的标准接口中包含了电源、系统控制信号线、模拟信号输入、数字信号输入等，还可以在不改变原音响的前提下对本音响提供任何额外的功能模块连接，例如卡拉OK盒、HDMI盒、SD插卡盒和USB播放盒、无线话筒接收盒、WIFI无线数字音频盒等。图7所示就是功能扩展标准接口的管脚示意图，功能扩展标准接口 107(简称扩展接口)主要由四部分组成，包括:电源连接脚、数字信号传输脚(其中有数字音频脚与数字控制脚)、模拟信号传输脚与功能保留脚。其中，引脚1-3用来连接模拟音频连接，引脚4-5用于电源连接，引脚6-9用于数字信号音频连接，10-11则是通讯控制线，12-14则是保留引脚。
[0056]本发明还具有的蓝牙功能，用来播放移动设备的音乐，同时用具有蓝牙的智能手机下载APP软件(只能手机安装定制的软件)来做音响系统的遥控器，设定或控制音响系统的所有功能。利用UART数据总线使蓝牙模块与MCU进行通信。手机与蓝牙模块无线连接上后，用户在手机APP所做的所有操作都会由蓝牙模块通过UART数据总线将指令传输给MCU,由MCU对整个系统进行相应操作；如:信号源选择、音效设置、音量设置、开关机等。而音频信号则使用I2S总线以数字信号形式传输。
[0057]综上所述，本发明所提出的挂墙的超低音电视音箱系统，可挂墙超薄设计，使超低音音箱能安装于平板电视后面，便于有线音频信号的输入，便于实现电视音箱的功能多样化与接口标准化。有线音频信号输入能保证音频高保真低延时传输。配合开关电源与平板电视联动，使操作更加简单、更人性化。另外一套无线模块也能低成本兼顾无线接入的需要。
[0058]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，所述音箱系统包括有超低音音箱和两个卫星音箱，所述两个卫星音箱通过音频连接线连接于所述超低音音箱，其特征在于所述超低音音箱为扁平状结构，设置于电视机背后，所述两个卫星音箱设置于电视机两侧；且所述超低音音箱至少具有超低音喇叭，所述超低音喇叭抵靠于超低音音箱的内壁，凹于音箱的外壁，避免造成绕射，所述音箱的内壁贴附有高声阻尼材料；所述超低音音箱内设置有一个隔离区域，所述隔离区域内设置有控制主机，所述控制主机具有可扩展功能的标准接口，控制主机通过音频线缆连接超低音喇叭及卫星音箱，控制超低音音箱和两个卫星音箱的声音输出。
2.如权利要求1所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述音箱系统，其超低音音箱内设置有隔音壁，隔音壁为门形、半圆形、半椭圆形、拱形的任意一种，隔音壁固定在超低音音箱内，其两端固定在超低音音箱的内壁上并密封，由此形成一个隔离区域，隔离区域内设置控制主机，所述控制主机是由控制电路及连接于控制电路上的控制芯片构成，控制电路及控制芯片设置于PCB板上，通过接口或端口与外部进行连接。
3.如权利要求2所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述超低音音箱，其隔离区域设置于超低音音箱的中部，向下延伸并与外部贯通，以便于连接外部设备及音箱；所述隔离区域的上部与两侧可用以设置喇叭，超低音喇叭至少设置于上述任意一处，且喇机的前端密封于超低音音箱的内壁，喇B八的后端固定于隔音壁上。
4.如权利要求3所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于上述隔音壁上设置有喇叭固定孔，喇叭的后端嵌设并固定于该喇叭固定孔。
5.如权利要求3所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述隔音壁的外部包覆有阻尼材料，以有效地吸收声音。
6.如权利要求1所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述阻尼材料，为高密度发泡泡沫塑料、特制毛毡、橡胶及吸音毡等的任意一种。
7.如权利要求1所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述超低音音箱的内壁上，除了贴附有阻尼材料外，还在阻尼材料上包覆有吸声层，所述的吸声层，为超细玻璃棉、矿渣棉、纤维喷胶棉、真空棉、泡沫海绵、棉絮、棉纸、柔软的卫生纸的任意一种。
8.如权利要求1所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述控制电路中，包括有电源感应电路和开关电源，所述电源感应电路包括有感应二极管和光耦合器，感应二极管连接于电视的电源输入端，光耦合器一端连接于感应二极管，另一端连接于MCU。
9.如权利要求8所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述感应二极管，由两个串联的二极管构成，从而产生适当的压降，利用该电压驱动光耦合器工作，从而在与MCU连接端产生唤醒信号。
10.如权利要求1所述的具有扩展功能标准接口的挂墙电视超低音音箱系统，其特征在于所述超低音音箱，其竖向横截面为三角形、四方形、梯形、圆形、椭圆形、多边形的任意一种。
【文档编号】H04N5/64GK104469218SQ201410650494
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】沈紫辉, 刘镇宇, 黄锦恒, 黄琳香, 黄伟健 申请人:国光电器股份有限公司