低能耗聽覺優化產品的設計

閆俊伢　王盼盼

摘? 要： 結合用戶需求進行科技創新，設計以骨傳導技術為核心的低能耗聽覺優化產品。產品由骨傳導模塊、USB轉DC充電模塊、藍牙連接模塊和儲電模塊組成，采用BLE藍牙低能耗技術。在對現有骨傳導技術的改進和創新基礎上，通過對聽覺產品的配方改進，實現了通過牙齒咬合傳遞音頻的創新設計。

關鍵詞： 骨傳導技術; 低能耗; 創意DIY; 聽覺優化

中圖分類號：TP399? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：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 設計技術

該設計主要采用骨傳導技術、USB轉DC充電技術、BLE藍牙低能耗連接技術和3D MAX技術進行應用創新。各個模塊采用標準配置，主要包括骨傳導模塊、DC充電模塊、藍牙連接模塊以及儲電模塊。在低能耗聽覺優化產品的充電模組中，采用USB轉DC充電技術，滿足5V、2A、3A等大電流供電要求，安全性能更高。藍牙連接模組使用無線電波將裝置和手機端進行配對，當網絡環境創建成功后，通過手機端即可操作播放內容[1]。利用現代高科技手段創新產品，將產品推廣應用于新型旅游觀光體驗，使用戶全方位的參與或體驗美景;同時，融入中國化色彩，促進中國傳統文化教育的傳播。

2 產品參數

該產品主要由骨傳導模塊、DC充電模塊、藍牙連接模塊以及儲電模塊組成。外殼采用可食用級別不銹鋼材質，將內部結構進行更好的固定，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;采用USB轉DC充電技術，采用標準USB轉DC3.5充電線，線性長度為一米，線材采用鋁箔，利用雙層編織網，達到屏蔽效果[2]。采用電壓標稱1.5V無汞堿錳電池，采用圓柱形電芯，安全性能好，適應性能強。BLE藍牙低能耗連接技術，增強了連接性能，提高了聲音質量，增加了連接距離。

3 設計過程

3.1 設計思想

首先，構思整體設計模型，在其內部安裝骨傳導模塊、DC充電模塊、藍牙連接模塊以及儲電模塊。外殼采用304可食用級別不銹鋼材質，將內部結構進行更好的固定[5];最外層采用PC聚碳酸酚將外殼包裹。然后，結合模塊所組裝位置情況，精確計算各部件大小，繪制簡易效果圖，再利用3D MAX軟件構造模型，將模型效果圖設計出來。

3.2 設計功能

⑴ 骨傳導模塊

骨傳導模塊是該骨傳導裝置的主體部分，骨傳導模組設置在彈性蓋體、側壁和底座共同形成的空腔內且緊貼所述彈性蓋體底部，還包括設置在彈性蓋體中間穿孔內且緊貼骨傳導模組頂部的振動片，振動片包括從上到下疊層的硅膠層、聚氯乙烯層和橡膠油層。聲波直接通過骨頭傳至聽覺神經[4]，大大減少對鼓膜傷害。

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，采用標準USB轉DC3.5充電線，線性接口為3.5*1.35MM，采用獨特的信號線對絞方式，可在電腦上和USB母口上給低能耗聽覺優化產品供電，便捷通用。相較于一次性電池而言，可多次使用，大大提高產品使用率，節約資源、保護環境。

⑶ 藍牙連接模塊

藍牙連接模塊使用BLE藍牙低能耗連接技術和手機端進行配對，當網絡環境創建成功后，通過手機端即可操作播放內容。此外，該產品支持在線錄制聲音，用戶可以將錄制好的聲音存入移動端設備。

⑷ 儲電模塊

采用直徑8mm長50mm的圓柱體型鋰電池，比能量高，工作標準電壓高，鋰電池壽命率低，無記憶性;空間利用率提升，能夠提升充電電池單個和系統軟件的比能量。

3.3 設計步驟

低能耗聽覺優化產品模型設計主要分為三個步驟，首先對裝置的內部進行設計，將骨傳導模塊、充電模塊、藍牙連接模塊以及儲電模塊合理分布安裝位置，將作品最為核心的部分實現;其次是對裝置的外觀設計進行設計;最后對低能耗聽覺優化產品進行細節處理以及最終的渲染品質。具體步驟如下：

第一步：內部設計

⑴ 低能耗聽覺優化產品DC充電模組設計，設計在直徑為10mm圓柱體空間中，將充電模組及排線排布好，兩側加裝穩固裝置，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，以圓柱中心軸線加裝直徑8mm長50mm的圓柱體型鋰電池，為儲電模組。如圖2所示。

⑶ 完成獨立按鍵和藍牙鏈接裝置，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，為藍牙模組。如圖3所示。

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

第二步：外觀設計

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，另一端結構要與鴨舌狀的振片兼容，外殼共有兩層，外層硅膠層，內為不銹鋼層，如圖5所示。

⑵ 在骨傳導模組的外殼上，其兩寬面上加裝3/5大小、直徑為5mm的半球體各五個，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

低能耗聽覺優化產品外殼采用硅膠材料，安全、防滑[6]。最終產品分解示意圖如圖8所示。

4 骨傳導技術在骨傳導棒棒糖中的應用

以棒棒糖為表現形式的骨傳導技術的創新性設計和應用，將骨傳導模組安裝于裝置頂部，牙齒正常咬合后，聲波直接通過骨頭傳至聽覺神經，大大減少了對鼓膜的傷害。在對現有骨傳導技術改進和創新的基礎上，通過對棒棒糖的配方改進，實現通過牙齒咬合傳遞音頻的創新設計，提高用戶體驗。

5 結束語

該設計主要采用骨傳導技術、USB轉DC充電技術、藍牙連接技術、藍牙Mesh技術和 3D MAX技術。將骨傳導裝置安裝于裝置頂部，牙齒正常咬合后，聲波振動傳入顱骨，減少對人體鼓膜的傷害[4]。藍牙連接模組采用5.0藍牙無線技術，使用無線電波將裝置和手機端進行配對，當網絡環境創建成功后，通過手機端即可操作播放內容。內部采用USB轉DC充電技術，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感。

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