閆俊伢　王盼盼

摘? 要： 結(jié)合用戶需求進(jìn)行科技創(chuàng)新，設(shè)計(jì)以骨傳導(dǎo)技術(shù)為核心的低能耗聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化產(chǎn)品。產(chǎn)品由骨傳導(dǎo)模塊、USB轉(zhuǎn)DC充電模塊、藍(lán)牙連接模塊和儲(chǔ)電模塊組成，采用BLE藍(lán)牙低能耗技術(shù)。在對(duì)現(xiàn)有骨傳導(dǎo)技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)聽(tīng)覺(jué)產(chǎn)品的配方改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)牙齒咬合傳遞音頻的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 骨傳導(dǎo)技術(shù); 低能耗; 創(chuàng)意DIY; 聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP399? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2022）02-39-03

Design of auditory optimized products with lower energy consumption

Yan Junya， Wang Panpan

（Shanxi Vocational University of Engineering Science And Technology， Jinzhong， Shanxi 030619， China）

Abstract： Through the scientific and technological innovation according to users' needs， a low-energy auditory optimized product with bone conduction technology as the core is designed. The product is composed of bone conduction module， USB to DC charging module， Bluetooth connection module and power storage module， and adopts Bluetooth Low Energy technology. On the basis of the improvement and innovation on the existing bone conduction technology， by making the formula of auditory product better， the innovative design of transmitting audio through tooth occlusion is realized.

Key words： bone conduction; low energy consumption; creative DIY; auditory optimization

1 設(shè)計(jì)技術(shù)

該設(shè)計(jì)主要采用骨傳導(dǎo)技術(shù)、USB轉(zhuǎn)DC充電技術(shù)、BLE藍(lán)牙低能耗連接技術(shù)和3D MAX技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新。各個(gè)模塊采用標(biāo)準(zhǔn)配置，主要包括骨傳導(dǎo)模塊、DC充電模塊、藍(lán)牙連接模塊以及儲(chǔ)電模塊。在低能耗聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化產(chǎn)品的充電模組中，采用USB轉(zhuǎn)DC充電技術(shù)，滿足5V、2A、3A等大電流供電要求，安全性能更高。藍(lán)牙連接模組使用無(wú)線電波將裝置和手機(jī)端進(jìn)行配對(duì)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境創(chuàng)建成功后，通過(guò)手機(jī)端即可操作播放內(nèi)容[1]。利用現(xiàn)代高科技手段創(chuàng)新產(chǎn)品，將產(chǎn)品推廣應(yīng)用于新型旅游觀光體驗(yàn)，使用戶全方位的參與或體驗(yàn)美景;同時(shí)，融入中國(guó)化色彩，促進(jìn)中國(guó)傳統(tǒng)文化教育的傳播。

2 產(chǎn)品參數(shù)

該產(chǎn)品主要由骨傳導(dǎo)模塊、DC充電模塊、藍(lán)牙連接模塊以及儲(chǔ)電模塊組成。外殼采用可食用級(jí)別不銹鋼材質(zhì)，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行更好的固定，保證使用安全;最外層采用PC聚碳酸酚將外殼包裹，提高用戶體驗(yàn);采用USB轉(zhuǎn)DC充電技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)USB轉(zhuǎn)DC3.5充電線，線性長(zhǎng)度為一米，線材采用鋁箔，利用雙層編織網(wǎng)，達(dá)到屏蔽效果[2]。采用電壓標(biāo)稱1.5V無(wú)汞堿錳電池，采用圓柱形電芯，安全性能好，適應(yīng)性能強(qiáng)。BLE藍(lán)牙低能耗連接技術(shù)，增強(qiáng)了連接性能，提高了聲音質(zhì)量，增加了連接距離。

3 設(shè)計(jì)過(guò)程

3.1 設(shè)計(jì)思想

首先，構(gòu)思整體設(shè)計(jì)模型，在其內(nèi)部安裝骨傳導(dǎo)模塊、DC充電模塊、藍(lán)牙連接模塊以及儲(chǔ)電模塊。外殼采用304可食用級(jí)別不銹鋼材質(zhì)，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行更好的固定[5];最外層采用PC聚碳酸酚將外殼包裹。然后，結(jié)合模塊所組裝位置情況，精確計(jì)算各部件大小，繪制簡(jiǎn)易效果圖，再利用3D MAX軟件構(gòu)造模型，將模型效果圖設(shè)計(jì)出來(lái)。

3.2 設(shè)計(jì)功能

⑴ 骨傳導(dǎo)模塊

骨傳導(dǎo)模塊是該骨傳導(dǎo)裝置的主體部分，骨傳導(dǎo)模組設(shè)置在彈性蓋體、側(cè)壁和底座共同形成的空腔內(nèi)且緊貼所述彈性蓋體底部，還包括設(shè)置在彈性蓋體中間穿孔內(nèi)且緊貼骨傳導(dǎo)模組頂部的振動(dòng)片，振動(dòng)片包括從上到下疊層的硅膠層、聚氯乙烯層和橡膠油層。聲波直接通過(guò)骨頭傳至聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)[4]，大大減少對(duì)鼓膜傷害。

⑵ DC充電模塊

充電模組及排線排布好，在DC充電模組DC接口端的半球外殼上用布爾工具加上通孔，采用標(biāo)準(zhǔn)USB轉(zhuǎn)DC3.5充電線，線性接口為3.5*1.35MM，采用獨(dú)特的信號(hào)線對(duì)絞方式，可在電腦上和USB母口上給低能耗聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化產(chǎn)品供電，便捷通用。相較于一次性電池而言，可多次使用，大大提高產(chǎn)品使用率，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。

⑶ 藍(lán)牙連接模塊

藍(lán)牙連接模塊使用BLE藍(lán)牙低能耗連接技術(shù)和手機(jī)端進(jìn)行配對(duì)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境創(chuàng)建成功后，通過(guò)手機(jī)端即可操作播放內(nèi)容。此外，該產(chǎn)品支持在線錄制聲音，用戶可以將錄制好的聲音存入移動(dòng)端設(shè)備。

⑷ 儲(chǔ)電模塊

采用直徑8mm長(zhǎng)50mm的圓柱體型鋰電池，比能量高，工作標(biāo)準(zhǔn)電壓高，鋰電池壽命率低，無(wú)記憶性;空間利用率提升，能夠提升充電電池單個(gè)和系統(tǒng)軟件的比能量。

3.3 設(shè)計(jì)步驟

低能耗聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)步驟，首先對(duì)裝置的內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)，將骨傳導(dǎo)模塊、充電模塊、藍(lán)牙連接模塊以及儲(chǔ)電模塊合理分布安裝位置，將作品最為核心的部分實(shí)現(xiàn);其次是對(duì)裝置的外觀設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì);最后對(duì)低能耗聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)節(jié)處理以及最終的渲染品質(zhì)。具體步驟如下：

第一步：內(nèi)部設(shè)計(jì)

⑴ 低能耗聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化產(chǎn)品DC充電模組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)在直徑為10mm圓柱體空間中，將充電模組及排線排布好，兩側(cè)加裝穩(wěn)固裝置，底部外殼有直徑3mm充電通孔。如圖1所示。

⑵ 在10mm的圓柱體空間內(nèi)，以圓柱中心軸線加裝直徑8mm長(zhǎng)50mm的圓柱體型鋰電池，為儲(chǔ)電模組。如圖2所示。

⑶ 完成獨(dú)立按鍵和藍(lán)牙鏈接裝置，將其集成到同一微小電路板上，在按鍵上方加裝直徑6mm高4mm的鍵帽，為藍(lán)牙模組。如圖3所示。

⑷ 完成直徑為7mm高12mm的微型揚(yáng)聲器，加裝至外直徑為10mm內(nèi)直徑8mm的圓錐體中，該圓錐體與骨傳導(dǎo)振片相連，其振片外包裹兩層特殊材質(zhì)，為聚氯乙烯層和橡膠油層，其扁平寬度10mm、高度4mm共組成骨傳導(dǎo)模組。骨傳導(dǎo)模組示意圖如圖4所示。

第二步：外觀設(shè)計(jì)

⑴ 建立厚度為1mm的空心圓柱體，一端添加直徑10mm、厚度1mm的空心半球體，另一端結(jié)構(gòu)要與鴨舌狀的振片兼容，外殼共有兩層，外層硅膠層，內(nèi)為不銹鋼層，如圖5所示。

⑵ 在骨傳導(dǎo)模組的外殼上，其兩寬面上加裝3/5大小、直徑為5mm的半球體各五個(gè)，作為防滑模組，如圖6所示。

⑶ 在DC充電模組DC接口端的半球外殼上用布爾工具加上通孔，用來(lái)為裝置充電。充電口示意圖如圖7所示。

第三步：最終的渲染

低能耗聽(tīng)覺(jué)優(yōu)化產(chǎn)品外殼采用硅膠材料，安全、防滑[6]。最終產(chǎn)品分解示意圖如圖8所示。

4 骨傳導(dǎo)技術(shù)在骨傳導(dǎo)棒棒糖中的應(yīng)用

以棒棒糖為表現(xiàn)形式的骨傳導(dǎo)技術(shù)的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)和應(yīng)用，將骨傳導(dǎo)模組安裝于裝置頂部，牙齒正常咬合后，聲波直接通過(guò)骨頭傳至聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)，大大減少了對(duì)鼓膜的傷害。在對(duì)現(xiàn)有骨傳導(dǎo)技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)棒棒糖的配方改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)牙齒咬合傳遞音頻的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高用戶體驗(yàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

該設(shè)計(jì)主要采用骨傳導(dǎo)技術(shù)、USB轉(zhuǎn)DC充電技術(shù)、藍(lán)牙連接技術(shù)、藍(lán)牙Mesh技術(shù)和 3D MAX技術(shù)。將骨傳導(dǎo)裝置安裝于裝置頂部，牙齒正常咬合后，聲波振動(dòng)傳入顱骨，減少對(duì)人體鼓膜的傷害[4]。藍(lán)牙連接模組采用5.0藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)，使用無(wú)線電波將裝置和手機(jī)端進(jìn)行配對(duì)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境創(chuàng)建成功后，通過(guò)手機(jī)端即可操作播放內(nèi)容。內(nèi)部采用USB轉(zhuǎn)DC充電技術(shù)，可以多次使用，大大提高使用率，在很大程度上提升了用戶體驗(yàn)感。

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