电磁感应式耳机、电子设备及其无线通信系统的制作方法

本申请涉及电子设备技术领域，具体是涉及一种电磁感应式耳机、电子设备及其无线通信系统。

背景技术：

电子装置(例如手机、平板电脑)的设计方向逐渐趋向于无孔化以及无线化设计，耳机作为电子装置中常用的一个配件，无线耳机逐渐成为市场的宠儿。关联技术中无线耳机基本都是采用蓝牙连接的技术方案，耳机需要采用独立的处理芯片并使用电池供电，目前行业内无线耳机电池续航基本在5个小时左右，使用过程中需要频繁充电，影响用户体验。

技术实现要素：

本申请要解决的技术问题在于提供一种电磁感应式耳机、电子设备及其无线通信系统，解决无线耳机续航能力不强影响用户体验的缺陷。

本申请实施例提供了一种电磁感应式耳机，包括扬声器、耳机线和通信接头，所述通信接头设置有永磁体和感应线圈；所述永磁体用于与外部磁性体吸附；所述感应线圈用于产生感应电流；所述耳机线的一端与所述扬声器连接、另一端与所述感应线圈连接，以使所述感应线圈与所述扬声器导通。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括壳体、电磁铁和驱动电路板，所述电磁铁固定设置在所述壳体的内部；所述驱动电路板设于所述壳体的内部，并与所述电磁铁电连接，所述驱动电路板用于将音频信号转换成变化的电流信号并输出给所述电磁铁，以驱动所述电磁铁输出变化的磁场。

本申请实施例还提供了一种无线通信系统，包括耳机和电子设备，所述耳机包括扬声器、耳机线和通信接头，所述通信接头设置有永磁体和感应线圈，所述永磁体用于与外部磁性体吸附；所述感应线圈用于产生感应电流，所述耳机线的一端与所述扬声器连接、另一端与所述感应线圈连接，以使所述感应线圈与所述扬声器导通；

所述电子设备包括壳体、固定设置在所述壳体内部的电磁铁和驱动电路板，所述驱动电路板与所述电磁铁电连接，用于将音频信号转换成变化的第一电流信号并输出给所述电磁铁，以驱动所述电磁铁输出变化的磁场；所述电磁铁的磁场与所述耳机的感应线圈相互作用，以使所述感应线圈产生第一电流信号，所述扬声器用于将所述第一电流信号转化成音频信号；

其中，所述耳机和所述电子设备通过所述永磁体与所述电磁铁之间的磁场力实现吸合固定。

本申请实施例提供的电磁感应式耳机，通过设置永磁铁和感应线圈，实现磁性吸合固定和感应电流驱动，耳机续航不受电池容量影响，提升用户体验；本申请实施例的电子设备通过感应芯片检测耳机的接近和远离，进而触发cpu工作，无需任何开孔，保持电子设备外观完整性；本申请实施提供的无线通信系统，通过永磁体与电子设备的电磁铁配合实现吸合固定，耳机与电子设备之间不存在任何物理线路的连接，避免了耳机与电子设备通过物理线路连接时存在的氧化、腐蚀、短路等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例电磁感应式耳机的结构示意图；

图2是本申请一实施例通信接头的结构示意图；

图3是图2中沿a-a向的截面示意图；

图4是本申请一实施例永磁体的固定结构俯视示意图；

图5是本申请一实施例感应线圈设于底壁上的结构示意图；

图6是本申请一实施例支撑架的结构示意图；

图7是本申请一实施例电子设备的结构示意图；

图8是本申请一实施例无线通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例提供一种电磁感应式耳机，可以实现近距离无线通信，并且耳机本身无需使用电池。可以理解的是，电磁感应式耳机是通过感应线圈产生感应电流来实现近距离无线通信，电磁感应的基本原理是：变化的电流会产生磁场，变化的磁场也会感应出电流。

在理解本申请实施例电磁感应式耳机工作原理前，需先了解电磁感应定律的相关公式。具体地，本申请通过引入如下公式来进一步说明本申请实施例的工作原理：

磁通量φ＝bs，式中，b是磁感应强度，s是磁感应有效面积；

磁感应强度b＝ui1/2r1，式中，u是磁感应常数，r1是线圈阻抗，i1是驱动电流；

感应电流i＝e/(r+r)，式中，e是感应电动势，r+r是线路等效阻抗；

感应电动势e＝nδφ/δt，即感应电动势等于磁通量对于时间的变化量。

进一步地，如果需要得到的感应电流波形是xsin(yθ+z)，通过上述公式可以得出i1的计算公式为：

nδ(sui1/2r)/δx＝xsin(yθ+z)

式中，m是已知常数，可以根据实际情况算出。

可以理解的是，感应线圈要得到驱动电流i1相当于要在耳机端获得电流波形对时间的积分再乘以一个已知常数。

在耳机通信过程中，cpu会输出原始的音频信号给到调制ic，调制ic根据获得的信号波形再进行积分并乘以预设的参数后输出给到驱动ic，驱动ic根据已调试好的波形输出对应的电流给到绕线线圈，这样感应线圈就可以感应还原出来原始的音频电流波形，将该感应出来的电流直接给到耳机的扬声器就可以产生需要的音频声波。

本申请实施例提供一种电磁感应式耳机，包括扬声器、耳机线和通信接头；这里，扬声器可以是一种把电信号转变为声信号的换能器件，可以是动圈式、电容式、压电式、电磁式、电离子式和气动式中的任一种。通信接头作为耳机与外部电子设备进行通信的部件，可以实现近距离无线通信功能，本申请实施例提供的电磁感应式耳机，其通信接头内设置有感应线圈，该感应线圈用于产生感应电流来提供给扬声器进行电声转换。耳机线连接扬声器和感应线圈，作为感应电流的传输通道。可以理解的是，本申请实例提供的电磁感应式耳机可以与电子设备配合使用，该电子设备可以是手机、平板电脑、mp3、mp4等电子设备。

进一步地，请参阅图1，图1为本申请实施例电磁感应式耳机100的一结构示意图，该电磁感应式耳机100包括扬声器10、耳机线20和通信接头30，该通信接头内设置有感应线圈，该耳机线20的一端与扬声器10连接，耳机线20的另一端与通信接头30内的感应线圈连接，这样，扬声器10与感应线圈通过耳机线20形成电性导通连接。

具体地，请参阅图2，图2为本申请实施例通信接头30的一结构示意图，该通信接头30包括永磁体301和感应线圈302，永磁体301固设于通信接头30，用于与外部磁性体吸附，以此来实现通信接头30与外部电子设备的连接，该外部磁性体可以是外部电子设备自带的磁铁，也可以是外部电子设备上设置的电磁铁，该电磁铁通电后产生磁性形成磁性体。感应线圈302固设于通信接头30，用于产生感应电流，并通过耳机线20将产生的感应电流传输至扬声器10，扬声器10通过电声转换产生需要的音频声波。

进一步地，通信接头30还包括一支撑架303，永磁体301和感应线圈302固设于该支撑架303，使得该永磁体301在与外部磁性体吸附时，通信接头30可以稳定的连接外部电子设备，同时，固设于支撑架303上的感应线圈302可以提供稳定变化的感应电流，以使扬声器产生需要的音频声波。

本申请实施例提供的一种电磁感应式耳机100，通过感应线圈302产生感应电流实现近距离无线通信，使得该电磁感应式耳机100不用使用电池就能实现耳机的通信功能，耳机续航不受电池容量的影响，提升用户体验。另外，永磁体301的设置使得该电磁感应式耳机100在与电子设备配合使用时不需要在电子设备上进行专门的开孔，同时该耳机100与电子设备之间也不存在任何物理线路的连接，减少因物理连接存在的氧化、腐蚀及短路等问题。

请继续参阅图3，图3为图2中沿a-a向的截面示意图，支撑架303内部形成有一腔体3031，永磁体301和感应线圈302固设于该腔体3031内。为了保证耳机线20与感应线圈302具有很好的连接导通效果，该耳机线20穿设于腔体3031连接感应线圈302。

进一步地，支撑架303包括相对设置的顶壁3032和底壁3033以及连接所述顶壁3032和底壁3033的侧壁3034，进而由顶壁3032、底壁3033以及侧壁3034共同围设形成腔体3031。所述永磁体固设于所述腔体的内部。需要说明的是，这里的顶壁3032和底壁3033的形状可以是规则的三角形、矩形、圆形，也可以是不规则的多边形，根据实际的外观需要设计即可。永磁体301固设于腔体3031内，可以是永磁体301的一面固定在顶壁3032、底壁3033和侧壁3034的任一壁上，还可以是永磁体301的多面同时固定在顶壁3032、底壁3033和侧壁3034的至少两面壁上。感应线圈302固设于腔体3031内，在本申请实施例中，感应线圈302固设于腔体3031的底壁3033上。

在本申请的一实施例中，提供了本申请永磁体301的一种固定方式，请参阅图4，图4为本申请永磁体301的一固定结构俯视示意图。该实施例中，永磁体301采用环形柱状结构，永磁体301固设在支撑架303的底壁3033上。为了便于永磁体301的固定及拆装，支撑架303的底壁3033上设置有环形卡槽3035，环形柱状结构的永磁体301嵌入环形卡槽3035内进行固定。

在本申请的一实施例中，提供了本申请感应线圈302固设于支撑架303的一种具体方式，即是感应线圈302固设于底壁3033上，具体请参阅图5，图5是本申请感应线圈302固设于底壁3033上的一结构示意图，底壁3033上设置有一凹槽3036，该凹槽3036可以是与底壁3033一体成型形成的，感应线圈302嵌设在凹槽3036内，这样不会占用支撑架303的腔体空间，整体实用性更强。

在本申请的一实施例中，永磁体301固设于支撑架303的外侧壁，耳机线20穿设于支撑架303并连接感应线圈302。具体地，请参阅图6，支撑架303包括相对设置的顶块3037和底块3038以及连接顶块3037和底块3038的连接柱，可以理解的是，该连接柱的端部横截面面积小于顶块3037和底块3038的端部横截面面积，以使得支撑架303呈哑铃状。在该实施例中，采用环形柱状结构的永磁体301套设在连接柱的外侧壁上，耳机线20穿过支撑架303的顶块3037和连接柱与设置在底块3038上的感应线圈302连接，这样可以稳定连接耳机线20与感应线圈302，提升用户体验。

本申请实施例还提供一种电子设备200，该电子设备200包括壳体201、电磁铁202和驱动电路板203，具体请参阅图7，图7为本申请实施例电子设备200的结构示意图。其中，电磁铁201固定设置在壳体201的内部，驱动电路板203设于壳体的内部并于电磁铁201电连接。该实施例中，驱动电路板203用于将音频信号转换成变化的电流信号并输出给电磁铁，以驱动电磁铁输出变化的磁场。

具体地，驱动电路板203可以包括驱动ic、调制ic和cpu，在进行声电转换的过程中，cpu会输出原始的音频信号给到调制ic，调制ic根据获得的音频信号波形再进行处理后输出给到驱动ic，驱动ic根据已调试好的音频信号波形输出对应的电流给到电磁铁202，进而使得电磁铁202产生并输出变化的磁场。

进一步地，本申请实施例电子设备200还可以包括感应芯片204，该感应芯片204可以是霍尔感应芯片。感应芯片204固设在壳体201上并与驱动电路板203电连接，该感应芯片204可以感应其所在位置周围磁场的变化。可以理解的是，感应芯片204在感应到其所在位置周围的磁场有变化时，会触发驱动电路板203，具体来说，cpu会控制驱动ic产生电流，电磁铁202通电后会产生磁场，该磁场可以与外部磁性体的磁场产生吸附力。

进一步地，感应芯片204一般是成对摆放且需要对称设置，具体来说，在没有外部磁场靠近的情况下，电磁铁202通电产生的磁场在两个感应芯片204位置处的磁场强度大小应该是一致的，可以理解的，两个感应芯片沿电磁铁的磁场中心线对称设置。在有外部磁场靠近时，外加的磁场在两个感应芯片204位置处的磁场强度大小不一致，感应芯片204在检测到该差值时或者该差值超过一定阈值时会触发驱动电路板203中的cpu工作。

本申请实施例还提供一种无线通信系统1000，包括耳机100和电子设备200，该电子设备200可以是手机、平板电脑、mp3、mp4等电子设备，请参阅图8，图8为本申请实施例无线通信系统1000的结构示意图。可以理解的是，本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

具体地，耳机100包括扬声器、耳机线和通信接头，通信接头设置有永磁体和感应线圈，永磁体用于与外部磁性体吸附；感应线圈用于产生感应电流，耳机线的一端与扬声器连接、另一端与感应线圈连接，以使感应线圈与扬声器导通。

具体地，电子设备200包括壳体、固定设置在壳体内部的电磁铁和驱动电路板，驱动电路板与电磁铁电连接，用于将音频信号转换成变化的第一电流信号并输出给电磁铁，以驱动电磁铁输出变化的磁场；电磁铁的磁场与耳机100的感应线圈相互作用，以使感应线圈产生第一电流信号，扬声器用于将第一电流信号转化成音频信号。

在本申请实施例无线通信系统中，耳机100和电子设备200通过永磁体与电磁铁之间的磁场力实现吸合固定。

在本申请实施例无线通信系统中，当用户需要使用耳机时，将耳机通信接头靠近并接触电子设备200，由于耳机通信接头内部含有永磁体，感应芯片检测到有磁场变化时判断为有使用耳机的动作，触发驱动电路板中的cpu工作，cpu会控制驱动ic产生电流，电磁铁通电后产生磁场，该磁场与耳机通信接头内部永磁体的磁场相吸，使得耳机通信接头稳固吸附在电子设备上。

当耳机拔出时，感应芯片感应到外加的磁场撤离，就会通知cpu控制驱动ic停止输出电流，电磁铁停止工作。

本申请实施例无线通信系统的工作流程包括如下步骤：

s101、耳机接触，当用户需要使用耳机时，将耳机通信接头靠近并接触电子设备；

s102、检测是否有耳机靠近，感应芯片检测是否有磁场变化来判断是否有使用耳机的动作，当感应芯片检测到有磁场变化时，执行步骤s103，当感应芯片检测到没有磁场变化时，返回步骤s101；

s103、触发驱动，感应芯片触发驱动电路板中的cpu工作，cpu工作驱动ic产生电流，电磁铁通电后产生磁场，该磁场与耳机通信接头内部永磁体的磁场相吸，使得耳机通信接头稳固吸附在电子设备上；

s104、输出原始音频信号，cpu输出原始的音频信号给到调制ic；

s105、信号调试，调制ic根据获得的音频信号波形做积分调制后输出给驱动ic；

s106、电流输出，驱动ic根据已调试好的音频信号波形输出对应的电流给到电磁铁；

s107、音频声波输出，电磁铁根据变化的电流输出变化的磁场，耳机内的感应线圈根据变化的磁场产生变化的电流并将该电流输出到扬声器，扬声器进行电声转换后输出音频声波；

s108、停止信号输出，感应芯片检测到耳机撤离时，cpu停止输出信号并控制驱动ic、调制ic停止工作。

本申请实施例电磁感应式耳机、电子设备及其无线通信系统利用电磁感应原理实现音频信号传输，耳机无线额外供电的硬件电路即可通过感应电流驱动扬声器工作，耳机续航不受耳机电池容量的影响，提升用户体验。耳机及其配合使用的电子设备均无需任何开孔，保持了电子设备的外观完整性。另外，在耳机使用过程中，耳机接触电子设备的位置还可以自由滑动且不会中断连接，能满足用户在不同场景下的需求。

本申请实施例提供的电子设备通过感应芯片检测耳机的接近和远离，以及耳机在电子设备上的移动，从而控制电子设备是否输出信号。本申请实施例耳机采用永磁体与电子设备的电磁铁配合实现吸合固定，耳机与电子设备上没有任何开孔，也不存在任何物理线路的连接，避免了耳机与电子设备通过物理线路连接时存在的氧化、腐蚀、短路等问题。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。