耳机及其控制方法

摘要

本发明提供一种耳机及其控制方法，该耳机包括壳体，壳体内设置有主控电路板以及喇叭，喇叭包括金属外壳；主控电路板设置有音频输出电路，音频输出电路通过音频传输线与喇叭电连接，其中，主控电路板设置有电容感应电路，电容感应电路通过第一电容感应线连接至喇叭的金属外壳。该控制方法包括电容感应电路获取电容感应信号，根据电容感应信号的变化确定耳机当前的状态，根据耳机当前的状态确定耳机的工作状态。本发明可以根据降低入耳式蓝牙耳机的生产成本以及生产工艺难度，提高耳机的生产效率。

权利要求

1.耳机，包括：

壳体，所述壳体内设置有主控电路板以及喇叭，所述喇叭包括金属外壳；

所述主控电路板设置有音频输出电路，所述音频输出电路通过音频传输线与所述喇叭电连接；

其特征在于：

所述主控电路板设置有电容感应电路，所述电容感应电路通过第一电容感应线连接至所述喇叭的金属外壳；

所述壳体内侧表面设置有辅助感应电极，所述辅助感应电极为复用电极，且所述辅助感应电极用于检测使用者与所述辅助感应电极之间的电容量变化，所述电容感应电路通过第二电容感应线连接至所述辅助感应电极。

2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于：所述辅助感应电极为设置在所述壳体内侧表面的触摸感应电极。

3.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于：所述主控电路板还设置有触摸检测电路，所述触摸检测电路通过所述第二电容感应线连接至所述触摸感应电极。

4.根据权利要求1至3任一项所述的耳机，其特征在于：所述辅助感应电极贴装在所述壳体的后壁内表面。

5.根据权利要求2或3所述的耳机，其特征在于：所述触摸感应电极为铜箔或者软性电路板。

6.应用如权利要求1至5任一项所述的耳机的控制方法，其特征在于，包括：所述电容感应电路获取电容感应信号，根据所述电容感应信号的变化确定耳机当前的状态，根据耳机当前的状态确定耳机的工作状态。

7.根据权利要求6所述的耳机的控制方法，其特征在于：根据耳机当前的状态确定耳机的工作状态包括：确认耳机当前的工作状态为入耳状态时，开启音乐播放模式。

8.根据权利要求7所述的耳机的控制方法，其特征在于：确认耳机当前的工作状态为入耳状态包括：确认所述电容感应信号依次经历如下变化过程：手持感应信号、手持及入耳感应信号、入耳感应信号。

9.根据权利要求6至8任一项所述的耳机的控制方法，其特征在于：根据耳机当前的状态确定耳机的工作状态包括：确认耳机当前的工作状态为收纳状态时，退出音乐播放模式。

说明书

耳机及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明耳机设备的技术领域，具体地，是一种耳机以及这种耳机的控制方法。

背景技术

[0002] 入耳式蓝牙耳机是近几年热销的一种耳机，因这种耳机具有无线传输、体积小、适合佩戴等特点，受到广大消费者的欢迎。由于这种耳机不通过连接线连接到其他电子设备，也就不能够从智能手机、平板电脑等电子设备上获取电能，因此，这种耳机必须内置电池来解决供电的问题。

[0003] 但是，由于这种耳机体积小，内置的电池体积也较小，因此电池容量有限，往往导致耳机不能长时间使用，在使用一段时间后就需要充电，给使用者带来不便。为此，现在的入耳式蓝牙耳机大多设置入耳检测功能，当检测到入耳式蓝牙耳机真正放入耳朵后，才启动如播放音乐等比较耗电的功能，一旦耳机从耳朵取下，就关闭音乐播放功能，以此来降低耳机的功耗，延长耳机的续航能力。

[0004] 现有的入耳式蓝牙的入耳检测方式主要有以下三种：第一种是使用光学传感器配合运动加速感应器来实现入耳检测，这种方式所使用的材料成本很高，且生产工艺也很复杂。第二种方式是使用光电传感器或光电器件来实现入耳检测，应用这种方式的耳机的生产成本比第一种方式低，但光电传感器或光电器件自身功耗相对较高，因与外壳关联性强而导致耳机的装配工艺比较复杂，采用这种方式的入耳式蓝牙耳机并不多。第三种方式是使用电容感应式传感器来实现入耳检测，这种方式的耳机生产成本不高，且耳机的功耗较低，还能与其它检测功能共用，因此目前大多数入耳式蓝牙耳机都是采用这种实现方式。

[0005] 如图1所示，使用第三种检测方式的入耳式蓝牙耳机具有一个壳体10，在壳体10内设置主控电路板12，壳体10的一端设置有充电接口11，充电接口11连接至主控电路板12，主控电路板12上设置电源电路，充电接口11接收的外部电源经过电源电路的稳压、滤波后向电池17供电。

[0006] 在壳体10内设置有喇叭16，壳体10上设置有声音传导口15，声音传导口15设置在喇叭16的正前方。在主控电路板12上设置有音频输出电路，音频输出电路通过两根音频传输线14与喇叭16电连接，音频信号通过音频传输线14传输至喇叭16。

[0007] 在壳体10内还需要设置感应电极，现有的入耳式蓝牙耳机是在壳体10内设置铜箔、软性PCB等作为感应电极13，感应电极13需要通过电容感应线18连接至主控电路板12。但是，这就需要在壳体10内设置独立的感应电极13，增加了入耳式蓝牙耳机的生产成本，尤其是软性PCB的成本颇高，并且不利于耳机的小型化。

[0008] 另外，为达到电容检测效果及避免影响耳机的主体功能，这种感应电极13必须通过专门工艺过程，手工贴装在壳体10内部适当的位置，例如贴装在壳体10侧壁的内侧表面上，这样就带来了工艺成本的增加。

发明内容

[0009] 本发明的主要目的是提供一种生产成本低且生产工艺简单的入耳式蓝牙耳机。

[0010] 本发明的另一目的是提供一种应用在上述耳机的控制方法。

[0011] 为实现本发明的主要目的，本发明提供的耳机包括壳体，壳体内设置有主控电路板以及喇叭，喇叭包括金属外壳；主控电路板设置有音频输出电路，音频输出电路通过音频传输线与喇叭电连接，其中，主控电路板设置有电容感应电路，电容感应电路通过第一电容感应线连接至喇叭的金属外壳。

[0012] 由上述方案可见，耳机直接使用喇叭的金属外壳作为感应电极，这样无须在壳体内设置额外的感应电极，一方面能够降低耳机的生产成本，另一方面，由于不需要手工的将感应电极贴装到壳体上，因此，可以降低耳机的组装难，耳机的生产工艺难度较低，还能够提高耳机的生产效率。

[0013] 一个优选的方案是，壳体内侧表面设置有辅助感应电极，电容感应电路通过第二电容感应线连接至辅助感应电极。

[0014] 由此可见，通过喇叭的金属外壳以及辅助感应电极的协同工作，能大幅度提高电容信号检测的准确率和稳定性。

[0015] 进一步的方案是，辅助感应电极为设置在壳体内侧表面的触摸感应电极。

[0016] 可见，辅助感应电极实际上是与触摸感应电极复用的，即使用一个感应电极即可以实现电容量检测的功能，又能够实现触摸感应检测的功能，更好的降低耳机的生产成本。

[0017] 更进一步的方案是，主控电路还设置有触摸检测电路，触摸检测电路通过第二电容感应线连接至触摸感应电极。

[0018] 由此可见，触感感应电极可以向触摸检测电路传输感应信号，由触摸检测电路判断使用者是否单击、双击耳机的壳体，进而实现预设的功能，满足使用者个性化的需求。

[0019] 更进一步的方案是，辅助感应电极贴装在壳体的后壁内表面。这样，辅助感应电极不会影响喇叭等器件的工作，并且还能够有利于作为触摸感应电极时对使用者手势的检测。

[0020] 更进一步的方案是，触摸感应电极为铜箔或者软性电路板。

[0021] 为实现上是的另一目的，本发明提供的耳机的控制方法应用在上述的耳机上，该方法包括：电容感应电路获取电容感应信号，根据电容感应信号的变化确定耳机当前的状态，根据耳机当前的状态确定耳机的工作状态。

[0022] 由上述方案可见，使用喇叭的金属外壳作为感应电极，通过检测喇叭金属外壳上的电容信号的变化来确定耳机的状态，进而根据耳机的状态来确定耳机的工作状态，已达到节省电能的目的。由于耳机的壳体内不需要设置单独的感应电极，耳机的生产成本较低，且生产工艺也较为简单。

[0023] 一个优选的方案是，根据耳机当前的状态确定耳机的工作状态包括：确认耳机当前的工作状态为入耳状态时，开启音乐播放模式。可见，在确定耳机放入耳朵后，才开启音乐播放模式，这样可以避免耳机在没有放入耳朵前就播放音乐，减少耳机电能的浪费，延长耳机电池的续航能力。

[0024] 进一步的方案是，确认耳机当前的工作状态为入耳状态包括：确认电容感应信号依次经历如下变化过程：手持感应信号、手持及入耳感应信号、入耳感应信号。

[0025] 由此可见，当电容感应信号依次经历了手持感应信号、手持及入耳感应信号、入耳感应信号的变化过程，表示使用者使用收将耳机放入到耳朵内，通过这一信号变化过程来开启音乐播放功能，使得耳机的控制更加准确。

[0026] 更进一步的方案是，根据耳机当前的状态确定耳机的工作状态包括：确认耳机当前的工作状态为收纳状态时，退出音乐播放模式。

[0027] 可见，一旦耳机从耳朵取下，就可以关闭耳机的音乐播放功能，从而节省耳机消耗的电能，延长电池的续航时间。

附图说明

[0028] 图1是现有耳机结构示意图。

[0029] 图2是本发明耳机第一实施例的结构示意图。

[0030] 图3是本发明耳机控制方法实施例的流程图。

[0031] 图4是本发明耳机控制方法实施例中不同状态下的电容感应信号波形图。

[0032] 图5是本发明耳机第二实施例的结构示意图。

[0033] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

[0034] 第一实施例：

[0035] 本发明的耳机为入耳式蓝牙耳机，参见图2，本实施例的耳机具有壳体20，壳体20包括一个圆柱状的部分以及圆球状的部分，两部分相互连通，其中，圆柱状的部分内设置有一块主控电路板22，本实施例中，主控电路板22上设置有单片机、电源电路、音频输出电路、电容感应电路、蓝牙芯片等，上述电路可以采用已知的电路实现，本实施例不再详细说明。

[0036] 在壳体20的一端设置有充电接口21，充电接口21通过电连接线连接至主控电路板22的电源电路，电源电路可以对接收的外部的电源进行滤波、稳压等。在壳体20内设置有电池27，优选的，电池27为可以充电的蓄电池，电源电路可以向电池27供电。当入耳式蓝牙耳机充电时，电池27储存电能，当入耳式蓝牙耳机的充电接口21没有接收到外部电源时，电池
27可以向主控电路板22上的电子设备供电。

[0037] 壳体20内设置有喇叭26，本实施例喇叭26具有金属外壳，优选的，喇叭26的外壳由铜制成，这样，将喇叭26的金属外壳作为感应电极时，能够更好的感应电容量的变化，从而确定使用者的手势，使得对使用者手势的检测更加准确。

[0038] 喇叭26通过两根音频传输线电连接至主控电路板22的音频输出电路，蓝牙芯片接收诸如智能手机等电子设备传输的音频信号后，单片机音频信号进行解码后，通过音频输出电路以及音频传输线输出至喇叭26，喇叭26播放音频信号。在喇叭26的正前方设置有声音传导口25，本实施例的声音传导口25设置在壳体20的前壁，即入耳式蓝牙耳机放入耳朵后最靠近耳道的地方，并且，声音传导口26设置在喇叭26的正前方，有利于喇叭26的声音能够顺畅的穿过声音传导口25。

[0039] 本实施例的喇叭26通过自身的金属外壳作为感应电极，用于检测使用者的手势变化，因此，在壳体20内设置第一电容感应线28，第一电容感应线28的两端分别连接至喇叭26的金属外壳以及主控电路板22上的电容感应电路，当使用者的手触摸到耳机的壳体20时，使用者手部与喇叭26的金属外壳之间的电容量发生变化，主控电路板22上的电容感应电路检测电容量的变化信号，进而判断耳机的状态。这样，单片机可以根据耳机的状态控制耳机的工作状态，例如控制耳机进入音乐播放模式，或者退出音乐播放模式。

[0040] 下面结合图3介绍耳机的控制方法。首先，执行步骤S1，由电容感应电路获取电容感应信号，并根据所获取的电容感应信号确定电容感应信号的变化过程。当使用者手持耳机、耳机被放入耳朵、耳机被使用者手持并放入到耳机、使用者没有手持耳机等情况下，电容感应电路所接收到的电容感应信号是不相同的。

[0041] 例如，当使用者没有手持耳机且耳机也没有放入到耳朵内，电容感应电路接收到的电容感应信号是一个较低电平的信号，如图4的A1段所示。当使用者手持耳机时，电容感应信号将产生一个中等幅度的正向跳变，如图4的A2段所示，此时的电容感应信号为手持感应信号。

[0042] 如果使用者手持耳机并且将耳机放入到耳朵内，此时，电容感应信号将在A2段的基础上再次叠加一个小幅度的正向跳变，如图4的A3段所示，此时的电容感应信号为手持及入耳感应信号。当耳机稳定放入耳朵后，即使用者的手部离开耳机，且耳机在耳朵内，此时电容感应信号将产生中等幅度的反向跳变并保持稳定，如图4的A4段所示，此时的电容感应信号为入耳感应信号。

[0043] 如果使用者将耳机从耳朵内取下，此时，将经历使用者手持耳机并将耳机从耳朵取下的阶段，电容感应信号将发生中等幅度的正向跳变，如图4的A5段所示。接着，耳机从耳朵内脱离，用户手持耳机时，电容感应信号将产生小幅度的负向跳变，如图4的A6段所示。当耳机收纳于盒子或桌面上或口袋中，电容感应信号将产生中等幅度的负向跳变，如图4的A7段所示。

[0044] 因此，在步骤S1中，需要获取电容感应信号的变化过程，例如判断电容感应信号是否长时间为低电平信号，如果是，表示耳机处于收纳状态，耳机没有被佩戴到耳朵。又例如，电容感应信号在较短的时间内经历了图4的A1段至A4段的过程，并且长时间维持在A4段的状态，则表示使用者将耳机佩戴到耳朵内。如果电容感应信号在较短时间内经历了A4段到A7段的过程，表示耳机从耳朵取下。

[0045] 因此，步骤S2判断耳机当前的状态是否为入耳状态，即判断耳机是否经历了从A1段到A4段并且稳定的维持在A4段的状态，如是，则步骤S2的判断结果为是，表示耳机当前是被塞入耳朵内，此时，执行步骤S3，开启音乐播放模式，蓝牙芯片接收智能手机等传输的音频信号，并且将音频信号传输至喇叭。

[0046] 如果步骤S2的判断结果为否，表示耳机并没有进入耳朵，此时，执行步骤S4，判断耳机当前的状态是否为收纳状态，即判断耳机是否经历了从A4段到A7段并且稳定的维持在A7段的状态，如是，则步骤S4的判断结果为是，表示耳机当前的状态是从耳朵取下，可能是放置在口袋内，也可以是放置在桌面或者其他地方，此时，执行步骤S5，停止音乐播放模式，主控制芯片上的音频输出电路停止向喇叭输出音频信号。优选的，在确认耳机处于休眠状态时，单片机可以进入休眠模式，以进一步降低耳机的功耗。

[0047] 最后，单片机执行步骤S6，判断入耳式蓝牙耳机的蓝牙芯片是否断开与电子设备的蓝牙连接，如果是，则表示使用者将会长时间不使用蓝牙耳机，结束蓝牙耳机的控制流程，否则返回步骤S1，再次获取电容感应信号，并且根据电容感应信号的变化来确定耳机的状态。

[0048] 第二实施例：

[0049] 参见图5，本实施例的耳机具有壳体30，壳体30包括一个圆柱状的部分以及圆球状的部分，两部分相互连通，其中，圆柱状的部分内设置有一块主控电路32，本实施例中，主控电路板32上设置有单片机、电源电路、音频输出电路、电容感应电路、蓝牙芯片等。

[0050] 在壳体30的一端设置有充电接口31，充电接口31通过电连接线连接至主控电路板32的电源电路，电源电路可以对接收的外部的电源进行滤波、稳压等。在壳体30内设置有电池37，电源电路可以向电池37供电。当入耳式蓝牙耳机充电时，电池37储存电能，当入耳式蓝牙耳机的充电接口31没有接收到外部电源时，电池37可以向主控电路板32上的电子设备供电。

[0051] 壳体30内设置有喇叭36，本实施例喇叭36具有金属外壳，优选的，喇叭36的外壳由铜制成，这样，将喇叭36的金属外壳作为感应电极时，能够更好的感应电容量的变化，从而确定使用者的手势，使得对使用者手势的检测更加准确。

[0052] 喇叭36通过两根音频传输线电连接至主控电路板32的音频输出电路，蓝牙芯片接收诸如智能手机等电子设备传输的音频信号后，单片机音频信号进行解码后，通过音频输出电路以及音频传输线输出至喇叭36，喇叭36播放音频信号。在喇叭36的正前方设置有声音传导口35，本实施例的声音传导口35设置在壳体30的前壁，即入耳式蓝牙耳机放入耳朵后最靠近耳道的地方，并且，声音传导口36设置在喇叭36的正前方。

[0053] 本实施例的喇叭36通过自身的金属外壳作为感应电极，用于检测使用者的手势变化，因此，在壳体30内设置第一电容感应线38，第一电容感应线38的两端分别连接至喇叭36的金属外壳以及主控电路板32上的电容感应电路。

[0054] 相比起第一实施例，本实施例在壳体30内还设置有辅助感应电极40，辅助感应电极40设置在壳体内侧表面，从图5可见，辅助感应电极40设置在壳体30的后壁内表面，即远离声音传导口35的内侧表面上。辅助感应电极40的作用也是用于检测使用者的手势，例如检测使用者与辅助感应电极40之间的电容量变化，因此，主控电路板32上的电容感应电路通过第二电容感应线41连接至辅助感应电极40，这样，电容感应电路可以获取辅助感应电极40上电容量信号的变化。

[0055] 优选的，辅助感应电极40可以是复用电极，即辅助感应电极40使用设置在壳体30内侧表面的触摸感应电极，因此，辅助感应电极40与触摸感应电极复用，优选的，触摸感应电极为铜箔或者软性电路板，即辅助感应电极40是使用铜箔制成，或者直接使用软性电路板制成。

[0056] 触摸感应电极的作用是为了检测使用者的手势，例如使用者单击耳机的背面或者双击耳机的背面等，因此，主控电路板32上还设置有触摸检测电路，触摸检测电路通过第二电容感应线41连接至触摸感应电极。

[0057] 可见，本实施例中，使用喇叭36的金属外壳作为第一个感应电极，另外加上使用触摸感应电极作为辅助感应电极40，电容感应电路实际上通过两个感应电极来获取电容感应信号，这样，电容感应信号的检测更加准确。

[0058] 当使用者的手触摸到耳机的壳体30时，使用者手部与喇叭36的金属外壳之间的电容量发生变化，使用者手部与辅助感应电极40之间的电容量也会发生变化，主控电路板32上的电容感应电路检测电容量的变化信号，进而判断耳机的状态。这样，单片机可以根据耳机的状态控制耳机的工作状态，例如控制耳机进入音乐播放模式，或者退出音乐播放模式。

[0059] 另外，由于辅助感应电极40与触摸感应电极复用，即触摸感应电极可以获取使用者的触摸信号，例如使用者单击或者双击耳机，这样单片机可以根据触摸检测电路所获取的信号来控制耳机的工作，例如调节耳机的音量、控制播放的顺序或者播放模式等。当然，使用者可以根据自己的喜欢设定单击或者双击耳机所实现的功能。

[0060] 可见，本发明使用喇叭的金属外壳作为感应电极，从而不需要在壳体内设置单独的感应电极，一方面能够降低耳机的生产成本，另一方面不需要复杂的加工工艺，提高耳机的生产效率。

[0061] 最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，例如耳机壳体形状的改变、喇叭形状的改变、喇叭外壳所使用的金属材料的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。