一种矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置的制作方法

本实用新型涉及一种矿用防爆电子发声器产品领域，具体涉及一种矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置。

背景技术：

煤矿井下运输机车使用矿用喇叭，在井下用来警告来往人员，以引起注意，保证行车安全。普通喇叭是不能用于井下的，矿用喇叭必须具有防爆，防潮等特性,，并且除了振动膜片外其余包括电路部分要用环氧浇封，以满足矿用产品防爆技术要求。

矿用喇叭分为矿用机械喇叭和矿用电子喇叭。

矿用机械喇叭的优点是对环境具有自适应的特性，它能保证机械喇叭总是在谐振状态下发声，在不同的环境时都保持最大的声音。但是，矿用机械喇叭的主要缺点是因为有机械触点，长期处在几十次到几千次高频率通断状态，在电流的冲击下，机械触点容易老化受损，喇叭的寿命短。另外，矿用机械喇叭的声音也比较单调。

矿用电子喇叭是用一个自激振荡器推动的电子开关替代机械喇叭的触点开关，推动喇叭的电磁线圈产生交变磁场，使喇叭的振动膜片产生振动，从而发出声音。这种电子喇叭的声音频率是固定的，是内部自激振荡器的频率。矿用电子喇叭由于去掉了机械触点，延长了喇叭的使用寿命，音质也比机械喇叭悦耳。但是，矿用电子喇叭存在着如下缺点：当环境变化时，特别是环境温度和气压发生变化时，受热胀冷缩的影响，喇叭振动膜片的固有频率发生变化，与自激振荡器的频率不一致，造成喇叭不总是在谐振状态下工作，需要不断调整自激振荡器的频率和振动膜片的固有振荡频率一致，才能稳定的工作。安装维修人员需要根据环境的变化定期打开喇叭上盖，调整电子振荡器的频率调整电位器，否则一段时间不调整，电子喇叭就不能正常工作。另外，根据矿用产品的要求除了振动膜片外由于整个电路部分是用环氧树脂密封在壳体里，造成调整电子振荡器的电位器很不方便，需要撬掉电位器上部的一部分环氧，才能找到电位器进行调整，调整后还需要把电路板裸露部分用环氧重新浇封，并且调整并重新浇封后容易破坏喇叭的防爆性能。这些都给矿上操作维护人员额外增加了很多工作，也给矿上带来了安全隐患。

更为重要的是，上述现有的两种喇叭只能对应一种外供电源电压，不能适应宽范围的工作电压：当外界的供电条件改变、换成不同的供电电源电压时，就不能够正常工作，需换成与供电电源电压参数一致的喇叭才能使用。由于矿井下各种电气设备的需要，矿井下有多种直流电源并存，一般有24V、48V、100V和150V等，各种不同电源电压的喇叭不能互用，需要准备适合各种电源电压参数的不同喇叭，这就给安装维修人员的安装和维护带来很大的麻烦。

综上，综上，矿上安装维护人员急迫期望有关生产厂家能够生产一种既能适应宽范围工作电压，又可在不同环境变化下免于调整维护，且具有防爆性能的矿用通用型喇叭。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点或不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，其特征在于，包括：防爆外壳；喇叭，具有振动膜片和喇叭线圈；DC/DC转换电路，用于将24V～150V范围内的外部直流电源电压转换为固定的24V直流工作电压；以及发声电路，用于为喇叭提供发声频率信号；其中，喇叭线圈、DC/DC转换电路以及发声电路一起安装并固定密封在所述防爆外壳内形成防爆密封结构，DC/DC转换电路包括脉宽控制子电路、整流滤波输出子电路以及电压取样反馈子电路，脉宽控制子电路、整流滤波输出子电路、发声电路以及喇叭线圈依次相连，电压取样反馈子电路的输入端与整流滤波输出子电路相连，电压取样反馈子电路的输出端与脉宽控制子电路相连。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，发声电路包括频率调整输出子电路、功率放大输出子电路以及频率取样反馈子电路，整流滤波输出子电路、频率调整输出子电路、功率放大子输出子电路以及喇叭线圈依次相连，频率取样反馈子电路与频率调整输出子电路相连，所述防爆密封结构包括填充在所述喇叭线圈、所述DC/DC转换电路以及所述发声电路之间的树脂填充体。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，脉宽控制子电路包括集成电路IC1、集成电路IC3、电阻R10、电阻R17、电容C6、电容C7、电容C8、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7以及变压器B1，

外部直流电源电压的正极与集成电路IC1的第五引脚、电容C8的正极、二极管D5的正极、变压器B1的初级线圈的一端相连；集成电路IC1的第一引脚与电容C6的负极相连，集成电路IC1的第二引脚与电容C6的正极和电阻R17的一端相连，集成电路IC1的第三引脚与集成电路IC3的一输出端、电容C7的一端和二极管D7的负极相连，集成电路IC1的第四引脚与电阻R10的一端相连；变压器B1的初级线圈的另一端与集成电路IC1的第六引脚、第七引脚和第八引脚连在一起；二极管D5的负极与二极管D6的负极相连；二极管D6的负极与集成电路IC1的第六引脚、第七引脚和第八引脚连在一起；电阻R17的另一端与二极管D4的负极相连；二极管D4的正极与变压器B1的耦合线圈的一端相连；外部直流电源电压的负极与二极管D7的正极、电阻R10的另一端、电容C8的负极、电容C7的另一端、集成电路IC3的另一输出端和变压器B1的耦合线圈的另一端相连。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，整流滤波输出子电路包括二极管D8、电感L1、电阻R15、电容C4、电容C5和电容C9，变压器B1的次级线圈的一端与二极管D8的正极和电阻R15的一端相连；二极管D8的负极与电容C4的正极、电容C5的一端和电感L1的一端相连；电阻R15的另一端与电容C5的另一端相连；电感L的另一端与电容C9的正极，并设置有直流工作电压的正极输出端；变压器B1的次级线圈的另一端与电容C4的负极和电容C9的负极相连，并设置有直流工作电压的负极输出端。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，电压取样反馈子电路包括稳压源Q1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R16、电容C3和二极管D3，稳压源Q1的输入端与电阻R13的一端、电阻R14的一端和电容C3的正极相连，稳压源Q1的一输出端与集成电路IC3的一输入端、电阻R11的一端和电阻R12的一端相连，稳压器Q1的另一输出端与电阻R14的另一端和直流工作电压的负极输出端相连；电阻R13的另一端与直流工作电压的正极输出端相连；电容C3的负极与电阻R12的另一端相连；电阻R11的另一端与二极管D3的正极和电阻R16的一端相连；二极管D3的负极与二极管D8的负极相连；电阻R16的另一端与集成电路IC3的另一输入端相连。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，频率调整输出子电路包括集成电路IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C1、二极管D1和二极管D2，集成电路IC2的第八引脚与电阻R3的一端、电阻R8的一端、二极管D2的负极相连；电阻R3的另一端与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与直流工作电压的正极相连；集成电路IC2的第一引脚与电阻R2的一端、电阻R4的一端和电阻R5的一端相连，集成电路IC2的第二引脚与电阻R4的另一端、二极管D1的正极和电容C1的一端相连，集成电路IC2的第三引脚与电阻R5的另一端、电阻R7的一端和电阻R8的另一端相连，集成电路IC2的第四引脚与直流工作电压的负极、电阻R7的另一端和二极管D2的正极相连。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，功率放大子电路包括场效应管Q2和电阻R9，场效应管Q2的栅极与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与集成电路IC2的第一引脚相连；场效应管Q2的源极与直流工作电压的负极相连；场效应管Q2的漏极与喇叭线圈的一端连接，喇叭线圈的另一端与直流工作电压的正极相连。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，频率取样反馈子电路包括麦克风T1、电阻R6和电容C2，麦克风T1的一端与电阻R6的一端相连；电阻R6的另一端与电容C1的另一端和电容C2的一端连接；直流工作电压的正极与麦克风T1的另一端和电容C2的另一端相连。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，稳压源Q1为IRF840型场效应管，集成电路IC3为PC521型光电偶合管。

本实用新型提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，还可以具有这样的特征：其中，集成电路IC2为LM258型运算放大器。

实用新型作用与效果

本实用新型涉及的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，首先，因为设置有由脉宽控制子电路、整流滤波输出子电路和电压取样反馈子电路构成的DC/DC转换电路，能够使外部输入的不同种类电源电源转换成固定的供电电压，固定的的供电电压作为电路的电源，作为发声电路的电源，使得电子喇叭工作稳定，抗电源电压波动能力强，适应宽范围工作电压。

其次，由于设置有由频率调整输出子电路、功率放大输出子电路和频率取样反馈子电路构成的发声电路，采用麦克风来感知喇叭发出的声音频率是否和喇叭振动膜片的固有频率一致，当不一致时，发声电路经过处理输出的的声音频率和喇叭振动膜片的固有频率一致，经过功率放大输出到喇叭线圈上，产生交变磁场，振动膜片在交变磁场的作用下发生运动而发出声音。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置的结构框图。

图2是本实用新型实施例提供的DC/DC转换电路的示意图。

图3是本实用新型实施例提供的发声电路的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

图1是本实用新型实施例提供的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置的结构框图。

如图1所示，一种矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，包括防爆外壳、DC/DC转换电路100、发声电路200和喇叭；喇叭具有振动膜片和喇叭线圈300。

DC/DC转换电路100、发声电路200和喇叭线圈300一起安装并采用环氧树脂固定密封在防爆外壳内形成防爆密封结构，减少了故障率且防爆防潮，满足了井下防爆安全的需要。

图2是本实用新型实施例提供的DC/DC转换电路的示意图。

如图1和图2所示，DC/DC转换电路100，用于将24V～150V范围内的外部直流电源电压转换为固定的24V直流工作电压，包括脉宽控制子电路、整流滤波输出子电路以及电压取样反馈子电路。脉宽控制子电路、整流滤波输出子电路、发声电路200以及喇叭线圈300依次相连；电压取样反馈子电路的输入端与整流滤波输出子电路相连，电压取样反馈子电路的输出端与脉宽控制子电路相连。

如图2所示，脉宽控制子电路包括集成电路IC1、集成电路IC3、电阻R10、电阻R17、电容C6、电容C7、电容C8、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7以及变压器B1；

其中，外部直流电源电压Ui的正极与集成电路IC1的第五引脚、电容C8的正极、二极管D5的正极、变压器B1的初级线圈的一端相连；集成电路IC1的第一引脚与电容C6的负极相连，集成电路IC1的第二引脚与电容C6的正极和电阻R17的一端相连，集成电路IC1的第三引脚与集成电路IC3的一输出端、电容C7的一端和二极管D7的负极相连，集成电路IC1的第四引脚与电阻R10的一端相连；变压器B1的初级线圈的另一端与集成电路IC1的第六引脚、第七引脚和第八引脚连在一起；二极管D5的负极与二极管D6的负极相连；二极管D6的负极与集成电路IC1的第六引脚、第七引脚和第八引脚连在一起；电阻R17的另一端与二极管D4的负极相连；二极管D4的正极与变压器B1的耦合线圈的一端相连；外部直流电源电压Ui的负极与二极管D7的正极、电阻R10的另一端、电容C8的负极、电容C7的另一端、集成电路IC3的另一输出端和变压器B1的耦合线圈的另一端相连。

本实施例中，集成电路IC1为SN0265型开关电源集成电路，集成电路IC3为PC521型光电偶合管。

如图2所示，整流滤波输出子电路包括二极管D8、电感L1、电阻R15、电容C4、电容C5和电容C9；

其中，变压器B1的次级线圈的一端与二极管D8的正极和电阻R15的一端相连；二极管D8的负极与电容C4的正极、电容C5的一端和电感L1的一端相连；电阻R15的另一端与电容C5的另一端相连；电感L的另一端与电容C9的正极，并设置有直流工作电压的正极输出端VDD；变压器B1的次级线圈的另一端与电容C4的负极和电容C9的负极相连，并设置有直流工作电压的负极输出端GND。

如图2所示，电压取样反馈子电路包括稳压源Q1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R16、电容C3和二极管D3，

其中，稳压源Q1的输入端与电阻R13的一端、电阻R14的一端和电容C3的正极相连，稳压源Q1的一输出端与集成电路IC3的一输入端、电阻R11的一端和电阻R12的一端相连，稳压器Q1的另一输出端与电阻R14的另一端和直流工作电压的负极输出端相连；电阻R13的另一端与直流工作电压的正极输出端相连；电容C3的负极与电阻R12的另一端相连；电阻R11的另一端与二极管D3的正极和电阻R16的一端相连；二极管D3的负极与二极管D8的负极相连；电阻R16的另一端与集成电路IC3的另一输入端相连。

本实施例中，稳压源Q1为IRF840型场效应管。

图3是本实用新型实施例提供的发声电路的示意图。

如图1和图3所示，发声电路200，用于为喇叭提供发声频率信号，包括频率调整输出子电路、功率放大输出子电路以及频率取样反馈子电路。整流滤波输出子电路、频率调整输出子电路、功率放大子输出子电路以及喇叭线圈300依次相连，频率取样反馈子电路与频率调整输出子电路相连。

如图3所示，频率调整输出子电路包括集成电路IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C1、二极管D1和二极管D2；

其中，集成电路IC2的第八引脚与电阻R3的一端、电阻R8的一端、二极管D2的负极相连；电阻R3的另一端与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与直流工作电压的正极相连；集成电路IC2的第一引脚与电阻R2的一端、电阻R4的一端和电阻R5的一端相连，集成电路IC2的第二引脚与电阻R4的另一端、二极管D1的正极和电容C1的一端相连，集成电路IC2的第三引脚与电阻R5的另一端、电阻R7的一端和电阻R8的另一端相连，集成电路IC2的第四引脚与直流工作电压的负极、电阻R7的另一端和二极管D2的正极相连。

本实施例中，集成电路IC2为LM258型运算放大器。

如图3所示，功率放大子电路包括场效应管Q2和电阻R9；

其中，场效应管Q2的栅极G与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与集成电路IC2的第一引脚相连；场效应管Q2的源极S与直流工作电压的负极相连；场效应管Q2的漏极D与喇叭线圈的一端连接，喇叭线圈的另一端与直流工作电压的正极相连。

如图3所示，频率取样反馈子电路包括麦克风T1、电阻R6和电容C2；

其中，麦克风T1的一端与电阻R6的一端相连；电阻R6的另一端与电容C1的另一端和电容C2的一端连接；直流工作电压的正极与麦克风T1的另一端和电容C2的另一端相连。

本实用新型矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置的工作原理为：

DC/DC变换电路100的脉宽调制子电路改变脉冲宽度来控制输出电压，调整PWM的占空比，若实际输出电压偏大或偏小则通过调整PWM的占空比来保持输出电压的稳定；在电源接通的瞬间，启动电压加到集成电路IC1的第五引脚，使集成电路IC1内部开关管导通，电流流过变压器B1的初级线圈，通过耦合线圈输出反馈信号经过二极管D4、电阻R17输入到集成电路IC1的第二引脚，从而使集成电路IC1内部振荡电路工作，输出的高频信号通过变压器B1耦合到次级线圈，通过整流滤波输出子电路后得到一个较为纯净的直流电压。

经过流滤波输出子电路的直流电压通过电阻R13、电阻R14加到电压取样反馈子电路的可控精密稳压源Q1的输入端，稳压源Q1的一输出端和集成电路IC3(光电耦合管)的输入端连在一起，同时通过稳压二极管D3、电阻R11连到输出电压上；稳压源Q1的另一输出端通过稳压管D3、16也连接到输出电压上。当受外界影响输出电压发生变化时，稳压源Q1的输入端发生变化，通过电路的处理输出一个变化的电压使光耦发光二极管输入端的电流变化，传到光耦的三级管输出变化，脉宽调制子电路的集成电路IC1的第三引脚电压也发生变化，在集成电路IC1内部调节了输出的脉宽，从而达到输出电压稳定。

在发声电路200的频率调整输出子电路中，输出电压通过限流电阻R1和稳压二极管D2加到集成电路IC2的第八引脚，作为集成电路IC2电源，同时通过电阻R7、电阻R8加到集成电路IC2的第三引脚作为基准电压，由此，集成电路IC2、电阻R2、电阻R4、电阻R5、电容C1和二极管D1构成振荡器。设刚一接通电源瞬间，集成电路IC2输出端第一引脚电压为电源电压，则通过电阻R4对电容C1和电容C2充电，此时集成电路IC2输入端第二引脚电压升高，当升高到集成电路IC2输入端第三引脚电压时，集成电路IC2输出端第一引脚发生跳变，输出为0，此时电容C1、电容C2通过二极管D1和电阻R2对集成电路IC2输出端第一引脚放电，使得集成电路IC2输入端第二引脚电压降低，当降低到集成电路IC2输入端第三引脚电压时，集成电路IC2输出端第一引脚电压翻转成电源电压。由于电容C1和电容C2不断在正反两个方向充电和放电，使集成电路IC2的第一引脚输出端在电源电压和0之间翻转，输出一定周期和频率的方波信号。

频率取样反馈子电路输入的信号和频率调整输出子电路的振荡频率进行比较，从而调整了输出信号的频率，使之和喇叭的固有频率一致。频率调整输出电路输出的信号经过电阻R9输入到功率放大输出子电路的场效应管Q2中，进行功率放大，通过VDD输出端、UF输出端连接到喇叭线圈300的两端，驱动喇叭发声。场效应管Q与三极管一样，也有三个电极，分别是栅极G、源极S和漏极D，可以将场效应管看作是一只高性能三极管，栅极G对应基极B，漏极D对应集电极C，源极S对应发射极E，具有输出功率大，开关性能好，效率高的特点。

实施例作用与效果

本实施例涉及的矿用宽范围工作电压的电子喇叭装置，首先，因为设置有由脉宽控制子电路、整流滤波输出子电路和电压取样反馈子电路构成的DC/DC转换电路，能够将外部输入的不同种类电源电压转换成固定的供电电压，固定的的供电电压作为电路的电源，作为发声电路的电源，使得电子喇叭工作稳定，抗电源电压波动能力强，适应宽范围工作电压。

其次，由于设置有由频率调整输出子电路、功率放大输出子电路和频率取样反馈子电路构成的发声电路，采用麦克风来感知喇叭发出的声音频率是否和喇叭振动膜片的固有频率一致，当不一致时，发声电路经过处理输出的的声音频率和喇叭振动膜片的固有频率一致，经过功率放大输出到喇叭线圈上，产生交变磁场，振动膜片在交变磁场的作用下发生运动而发出声音。

以上详细描述了该实用新型的较佳具体实施方法。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。