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作者:洪政隆(2010-09-24);推薦:徐業良(2010-09-24)

美律實業「耳機散熱性量測模組設計與製作」計畫書

美律實業股份有限公司成立於1975年,是國內最早開發並量產超薄型小型揚聲器及動圈式受話器的廠商。為了提供更符合人體工學的耳機產品,增加使用上的舒適度,美律實業委託本實驗室設計製作「耳機散熱性量測模組」,以科學的量測方法提供客觀的量測數據,瞭解耳機經使用者配戴後之散熱效果,以利增進使用者的使用舒適性。

本計畫將完成「耳機散熱性量測模組」一具,量測模組設計原理及使用說明若干份,並提供安裝、測試、維護等相關技術支援。本量測模組量測結果僅供廠商設計過程中自行檢測產品使用,並不具替代上市商品檢測認証之效力。

1.    耳機散熱性量測模組設計需求

耳機種類樣式繁多,例如耳塞式、耳道式、耳罩式、貼耳式等等,各類形外觀尺寸差異頗大。本計畫將針對耳罩式及貼耳式(圖1)二種款式設計製作散熱性量測模組。

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1. 耳罩式及貼耳式耳機

耳機散熱性量測並無國際標準規範,本計畫設計之模組模擬人體配戴耳機之狀況,量測耳機內溫度,其中耳罩式耳機量測耳罩內部及耳罩邊緣兩點溫度(如圖2),貼耳式耳機則僅量測耳罩內部溫度(如圖3),藉以評估耳機散熱性。

2. 耳罩式耳機量測耳罩內部及耳罩邊緣兩點溫度

3. 貼耳式耳機量測耳罩內部溫度

美律公司已建立耳機夾持力測試機台(如圖4),本計畫將整合夾持力與散熱性測試模組,可同時考量夾持力和散熱性之關連性。

機台狀況

4. 夾持力測試機台

2.    耳機散熱性量測模組設計規劃

本節說明耳機散熱性量測模組設計規劃。

(1)  散熱性測試條件

依據CNS6133-C7133【小型耳機】測試規範,「標準試驗狀態是溫度20℃濕度60%,但是在制定上無疑義場合,及無特別指定場合的試驗狀態,可以溫度5~35℃,濕度45~85%範圍內進行試驗亦可」。本計畫尚未瞭解環境對散熱性影響,進行實驗量測時將一併紀錄外在環境溫濕度,並分析外在環境溫度之影響。

如前所述,為了量測耳機內溫度分佈狀況,尤其是耳罩式的耳機在人體接觸面上和耳機空間內部是否有不同數據分佈,因此將優先建立2個感測點,同時量測耳機和耳罩內溫度變化及耳機與人體接觸之面上的溫度變化。

(2)  散熱性量測模組架構

本計畫將使用夾持力測試機台架設待測耳機,並於架撐模型上設置散熱性量測模組。如圖5所示,本模組由人體溫度模擬、耳機內部空氣溫度量測兩部份組成。

人體溫度模擬以溫度感測器量測水槽中的水溫,經OP電路放大器處理後,輸出訊號由溫度控制器控制電熱器開關做升溫控制,使水溫保持在設定溫度37℃。利用幫浦輸送溫水至架構模型支撐平板中的導熱管,並使溫水在水槽與導熱管之間循環,經導熱使支撐平板維持在設定溫度37℃,達到人體溫度的模擬。

耳機內部空氣溫度量測則以溫度感測器設置於架構模型支撐平板上,經OP電路放大器處理訊號後,由溫度錶頭顯示當前支撐平板溫度。當溫度達到設定溫度37℃時,放置受測耳機於支撐平板,處理量測耳機溫度變化之耳機溫度感測器,訊號輸出到溫度錶頭,紀錄溫度錶頭顯示之溫度變化。

考慮夾持力測試機台之機台功能與平衡,受測耳機之左右耳皆須設置本模組,此外左右兩模組可互為實驗組與比較組。圖6為耳機散熱性量測模組之元件佈置示意圖(本圖只顯示一個支撐平板)。

 

5. 耳機散熱性量測模組架構圖

6. 元件佈置示意圖

(3) 計畫排程與經費

本計畫預定工作週數為7週,表1為「耳機散熱性量測模組」設計製作進度表,表2為本計畫經費需求表,計畫經費總計新台幣78,300,表3為機台元件與雜項費用細目說明。

1. 「耳機散熱性量測模組」設計製作進度

週數

1

2

3

4

5

6

7

工作項目

散熱性量測模組架構規劃

 

 

 

 

 

 

 

散熱性量測機檯繪製

 

 

 

 

 

 

 

散熱性量測機檯繪製與製作

 

 

 

 

 

 

 

機台整合測試

 

 

 

 

 

 

 

機台移交安裝及報告

 

 

 

 

 

 

 

2. 經費預算表

項目

說明

金額

人事費

碩士生兼任研究助理

24,000

材料與雜項費用

電子機械零件、加工等(詳見表4

24,100

業務費

郵電、差旅、運送、資料檢索等

20,000

管理費

前項支出小計之15%

10,200

總計

 

78,300

3. 機台元件與雜項費用細目說明

項目

品牌

數量

價格

規格

抽水幫浦(沉水)

三星

1

900

12L/min

溫度感測器

National Semiconductor

10

1,000

LM35(含備品)

自動溫度控制器

OMRON

1

2,200

E5CZ-R2MT

加熱器(電湯匙)

 

1

500

125W;110

LED溫度顯示錶頭

 

6

12,000

左、右各3

水槽

委外訂製

1

1,500

200x200x200x5t壓克力

支撐平板

委外訂製

2

5,000

AL6061T(左、右)

導熱管

委外訂製

2

4,000

D5T1銅管

其它機械電料配件

 

 

3,000

 

總計

 

 

24,100