应用于头戴式耳机的调温耳套及其调温方法

技术领域

本发明涉及耳机领域技术，尤其是指一种应用于头戴式耳机的调温耳套及其调温方法。

背景技术

随着电子科技的飞速发展，各种类型的电子设备层出不穷，其满足了人们在工作、学习以及娱乐等诸多方面的需求。其中，很多类型的电子设备，例如手机、平板电脑、笔记本电脑、导航仪、可穿戴设备等均具备对话、通话等功能，可用以满足用户的交互需求，这也使得耳机成为这些电子设备配套使用的不可缺少的工具之一。

现有的头戴式耳机对于游戏爱好者和IT工作人员来说是必备的单品，但是，夏季时，由于天气较热，耳麦把耳朵包裹后，会使用户感到燥热，降低了耳麦的使用体验，现有的耳麦的散热功能较差，不能在炎热的天气给用户提供良好的使用体验，而且，热量不断积累使耳麦长时间处于高温状态，会减少耳机的使用寿命。而在冬天时，头戴式耳机戴起来虽能减缓寒冷的感觉，但无法做到温度的保持以及适应低温环境，让人容易在低温时冻伤耳朵。因此，应针对现有头戴式耳机设计一款耳套，以使头戴式耳机具备调温功能，提高耳机的佩戴舒适度。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种应用于头戴式耳机的调温耳套及其调温方法，通过设计一款可与头戴式耳机相结合的调温耳套，该耳套可以根据预设温度值或温度范围微调TEC电子恒温件发热或制冷,使耳套温度在设定温度范围内波动，实现耳套恒温的目的，提高耳机的使用体验性。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种应用于头戴式耳机的调温耳套，其包括有用于贴合人耳部的贴合套、TEC电子恒温件和PCB板，该贴合套上设置有与人耳部相对应的配合空间，于贴合套一侧设置有用于和头戴式耳机相连的连接机构；该TEC电子恒温件安装于贴合套上，并对应于配合空间处，于TEC电子恒温件上设置有便于声音穿过以及散发热气或冷气的通孔；该PCB板安装于贴合套内部，其上具有与TEC电子恒温件电性相连以控制流经TEC电子恒温件的电流方向和大小以使TEC电子恒温件加热或制冷的控制模块。

作为一种优选方案：还包括有设置于PCB板上用于感测耳套温度的感温元件和用于将感温元件收集到的信号转化为温度数值的温度读取模块，该感温元件和温度读取模块电性相连，该温度读取模块与上述控制模块电性相连。

作为一种优选方案：所述PCB板上设置有用于预设温度的预设模块，该预设模块与上述控制模块电性相连。

作为一种优选方案：所述PCB板上设置有电源接口，该电源接口伸出于贴合套外。

作为一种优选方案：所述贴合套内具有电池，该电池与PCB板电性连接。

作为一种优选方案：所述TEC电子恒温件和PCB板组合呈圆盘状或方块状。

作为一种优选方案：所述贴合套底部设置有用于支撑上述TEC电子恒温件和PCB板的支撑板；上述连接机构包括有复数个可吸附于头戴式耳机外侧的磁铁，该复数个磁铁固定于支撑板下表面上。

作为一种优选方案：所述贴合套包括有柔性套体和塔形支架，上述配合空间设置于该柔性套体中部，于柔性套体下表面设有环形嵌置槽；该塔形支架包括环形贴合部和一体相连于环形贴合部上的环形延伸部，该环形贴合部安装于环形嵌置槽中，该环形延伸部壁面上开设有复数个镂空槽，于环形延伸部顶部设置有环形台阶，上述TEC电子恒温件安装于该环形台阶上，并正对于配合空间。

作为一种优选方案：所述连接机构包括有复数个可吸附于头戴式耳机外侧的磁铁，该复数个磁铁固定于环形贴合部外侧壁上。

一种如上所述耳套的调温方法，其包括有以下步骤：

所述预设模块可以预设温度值或温度范围；

所述感温元件实时感测耳机温度，并传递信号到温度读取模块上；

所述温度读取模块将读取到的温度信号转换为温度值，并将温度值传递到控制模块；

所述控制模块将接收到的温度值与预先设定的温度值或温度范围进行比对，当接收到的温度值低于预先设定的温度值或温度范围，则判断需要加热；当接收到的温度值高于预先设定的温度值或温度范围，则判断需要制冷；加热或制冷由控制模块改变流经TEC电子恒温件的电流方向实现；并控制模块通过控制流经TEC电子恒温件的电流大小实现加热或制冷效率的调节；

所述TEC电子恒温件根据流经其电流的方向及大小调整其加热端或制冷端实现自身的升温或降温，并实时将温度传递到感温元件，形成温度调节闭环控制电路，耳机整体温度控制在预设温度值或温度范围内，实现恒温状态。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，通过针对头戴式耳机设计一款调温耳套，将耳套与耳机结合；该耳套中设置具有感温元件、温度读取模块、预设模块和控制模块的PCB板以及可加热和制冷的TEC电子恒温件，感温元件实时监测耳套温度，根据预设温度值或温度范围微调TEC电子恒温件发热或制冷,使耳套温度在设定温度范围内波动。通过这样一个闭环温控电路设计，实现耳套恒温的目的，使用户在炎热夏季和寒冷的冬季更舒适的佩戴耳机，提高耳机的使用体验性。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

附图说明

图1为本发明之圆形耳套立体结构示意图；

图2为本发明之圆形耳套另一视角立体结构示意图；

图3为本发明之圆形耳套分解立体结构示意图；

图4为本发明之圆形耳套另一视角分解立体结构示意图；

图5为本发明之方形耳套立体结构示意图；

图6为本发明之方形耳套另一视角立体结构示意图；

图7为本发明之塔形耳套立体结构示意图；

图8为本发明之塔形耳套另一视角立体结构示意图；

图9为本发明之塔形耳套分解立体结构示意图；

图10为本发明之塔形耳套另一视角分解立体结构示意图；

图11为本发明之耳套与头戴式耳机安装配合示意图；

图12为本发明之耳套与头戴式耳机结合后立体状态示意图；

图13为本发明之温度控制原理示意图；

图14为本发明之预设温度与时间相对变化曲线以及温度与功率相对变化曲线示意图。

附图标识说明：

11、贴合套 11、配合空间

12、连接机构 121、磁铁

13、支撑板 14、柔性套体

141、环形嵌置槽 15、塔形支架

151、环形贴合部 152、环形延伸部

153、镂空槽 154、环形台阶

20、TEC电子恒温件 21、通孔

30、PCB板 31、感温件

32、温度读取模块 33、控制模块

34、预设模块 35、电源接口

40、电池 50、头戴式耳机

具体实施方式

本发明如图1至图14所示，一种应用于头戴式耳机的调温耳套及其调温方法，包括有用于贴合人耳部的贴合套10、TEC电子恒温件20和PCB板30，其中：

该贴合套10上设置有与人耳部相对应的配合空间11，于贴合套10一侧设置有用于和头戴式耳机相连的连接机构12。该贴合套10与人耳接触部分采用海绵材质，一方面可以起到佩戴舒适的作用，另一方面海绵的多孔性可以减少声音传播的阻碍。

该TEC电子恒温件20安装于贴合套10上，并对应于配合空间11处，于TEC电子恒温件20上设置有复数个便于声音穿过以及散发热气或冷气的通孔21，耳机发出的声音穿过通孔21进入人耳中；同时复数个通孔21可以使耳套内空气流通更顺畅，热气或冷气散发更快，调温效率更高。

该TEC电子恒温件20采用半导体材料制作，通电后具有加热和制冷功能。其工作原理如下：通电时，该TEC电子恒温件20在外加电场作用下，电子流能够将热从一端带到另外一端，从而实现一面制冷，一面制热。电流方向不同会导致TEC电子恒温件20的冷热面切换，电流大小决定了制冷或制热能力的强弱，从而利用此特性实现恒温控制。

该PCB板30安装于贴合套10内部，由于TEC电子恒温件20和PCB板30均安装于贴合套10上，其中一种组合方式是：TEC电子恒温件20和PCB板30拼接后呈圆盘状，耳套整体也呈圆盘状；另一种组合方式是：TEC电子恒温件20、PCB板30和电池40拼凑成方块状，耳套整体也呈方块状。

另外，于贴合套10底部设置有用于支撑上述TEC电子恒温件20和PCB板30的支撑板13，该支撑板13在耳套仅做发热模式使用时，作为塑胶支撑板应用，以对TEC电子恒温件20和PCB板30起到支撑作用；在耳套作为恒温模式使用时，其作为散热铝板，以对PCB板30进行散热。上述连接机构12包括有复数个可吸附于头戴式耳机外侧的磁铁121，该复数个磁铁121嵌置固定于支撑板13下表面上(支撑板13下表面上对应磁铁设置有嵌置槽)；使用时，利用磁铁121将耳套吸附固定于头戴式耳机上；该连接机构12除了采用磁铁121吸附方式还可以采用卡扣或其它套接相连的方式等。

该贴合套10还可以采用以下结构：贴合套10包括有柔性套体14(海绵材质)和塔形支架15，上述配合空间11设置于该柔性套体14中部，于柔性套体14下表面设有环形嵌置槽141；该塔形支架15包括环形贴合部151和一体相连于环形贴合部151上的环形延伸部152，该环形贴合部151安装于环形嵌置槽141中，该环形延伸部152壁面上开设有复数个镂空槽153(便于热气或冷气散发以及声音传播)，于环形延伸部152顶部设置有环形台阶154，上述TEC电子恒温件20安装于该环形台阶154上，并正对于上述配合空间11。

该PCB板30上设置有感温元件31、温度读取模块32和控制模块33以及预设模块34。并于贴合套10内设有电池40，该电池40与PCB板30电性连接，以对PCB板30供电；于PCB板30上设置有电源接口35，该电源接口35伸出于贴合套10外，该电源接口35可以用于连接外部电源给PCB板30供电，同时可以给电池40充电。上述TEC电子恒温件20与控制模块33电性相连，感温元件31分别与温度读取模块32和TEC电子恒温件20电性相连；预设模块34与控制模块33电性相连。

该感温元件31采用热电偶或热敏电阻；热电偶是温度测量仪表中常用的感温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号；热敏电阻对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值，电动势或电阻值与温度之间存在一定的函数关系。正温度系数热敏电阻(PTC)在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻(NTC)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。该感温元件31还可以单独设置于贴合套10内某个部位以收集局部的温度参数，再与PCB板30电性连接，将温度参数传递到温度读取模块32上。

该温度读取模块32(采用IC芯片)用于将感温元件31输出的电动势或电阻值转化为温度值，具体是将感温元件31输出的电动势或电阻值，按照与温度对应的函数关系，解码成温度值。该预设模块34可以在耳机使用之前，根据个人的喜好，设成不同的温度值或温度范围；可采用手动方式设置或通过蓝牙用手机APP设置(采用手机APP设置需要先设计与耳机温度控制相匹配的APP，然后通过蓝牙传输将控制指令输入耳机进行温控)。

该控制模块33(采用IC芯片)用于将温度读取模块32上读取到的温度值与预设温度值或温度范围、温度与功率曲线做实时比对判断以决定输出TEC电子恒温件20的电压正负与功率大小(如图14所示，感温元件31检测到耳套温度到达触发温度时，将触发TEC电子恒温件20加热或制冷，使耳机温度始终保持在预设温度曲线的范围内)。另外，温度与功率曲线关系可根据实际需要来设定，可以设为方波，正弦波，斜率线，或PWM信号来控制等。而且，功率曲线关系也可根据实际需要来设定，可以设为方波，正弦波，斜率线或PWM信号来控制等。

该预设模块34可以在耳机使用之前，根据个人的喜好，设成不同的温度值或温度范围；可采用手动方式设置或通过蓝牙用手机APP设置(采用手机APP设置需要先设计与耳机温度控制相匹配的APP，然后通过蓝牙传输将控制指令输入耳机进行温控)。

需要说明的是，耳套仅做加热使用时，可以不用感温元件31、温度读取模块32和预设模块34，仅采用控制模块33控制流经TEC电子恒温件20的电流即可；并且，除了采用TEC电子恒温件20以外，还可以采用其它发热器件替代。

该耳套的使用方法如下：将贴合套10通过连接机构12固连于头戴式耳机50上(如图11、12所示)，然后类似佩戴头戴式耳机一样佩戴于头部即可。该耳套可以设计为通用可拆卸型，从而能够应用于市场上多种头戴式耳机上。

该耳套的调温方法如下及原理如下：

所述预设模块34可以预设温度值或温度范围；

所述感温元件31实时感测耳机温度，并传递信号到温度读取模块32上；

所述温度读取模块32将读取到的温度信号转换为温度值，并将温度值传递到控制模块33；

所述控制模块33将接收到的温度值与预先设定的温度值或温度范围进行比对，当接收到的温度值低于预先设定的温度值或温度范围，则判断需要加热；当接收到的温度值高于预先设定的温度值或温度范围，则判断需要制冷；加热或制冷由控制模块33改变流经TEC电子恒温件20的电流方向实现；并控制模块33通过控制流经TEC电子恒温件20的电流大小实现加热或制冷效率的调节；

所述TEC电子恒温件20根据流经其电流的方向及大小调整其加热端或制冷端实现自身的升温或降温，并实时将温度传递到感温元件31，形成温度调节闭环控制电路，耳机整体温度控制在预设温度值或温度范围内，实现恒温状态。

本发明的设计重点在于，通过针对头戴式耳机设计一款调温耳套，将耳套与耳机结合；该耳套中设置具有感温元件、温度读取模块、预设模块和控制模块的PCB板以及可加热和制冷的TEC电子恒温件，感温元件实时监测耳套温度，根据预设温度值或温度范围微调TEC电子恒温件发热或制冷,使耳套温度在设定温度范围内波动。通过这样一个闭环温控电路设计，实现耳套恒温的目的，使用户在炎热夏季和寒冷的冬季更舒适的佩戴耳机，提高耳机的使用体验性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。