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离线语音空调插座设计应用案例

新用户建议先查看 ☞新手指南,了解开发的基础知识,再查看该文档。

1 概述

随着科技的进步,市场上出现大量带语音、手机APP可控制的产品,由此可看出客户对产品的功能要求也越来越高,追求舒适的体验感,特别是对操控性的要求越来越高。目前空调产品的控制方式有以下几类:

  • 遥控控制:采用红外遥控或者蓝牙遥控,方便远距离控制,但遥控器容易丢,放置也麻烦。且遥控器上按键较少,当空调插座功能多的时候无法用单次按键控制全部的功能,组合按键不符合人们使用习惯;
  • 手机APP控制:每次控制需要打开手机APP,需要联网,同时空调插座需配网,操作繁琐;
  • 智能音箱控制:通过如天猫精灵等智能音箱直接控制,相对方便,但音箱需联网状态下才可使用,识别时有隐私安全问题,网络延时大时控制的实时性不好。
  • 已经购买好了空调,只能用以上功能控制的,若想重新更换带语音的空调,费钱费事。

空调插座实物图

为了解决以上痛点,可以采用纯离线语音识别进行控制,在用户不增加太多成本的情况下,让用户享受最新离线语音带来的体验。启英泰伦针对该产品领域,已开发了整套离线语音空调插座方案,下面对该方案进行介绍。


2 方案优势

启英泰伦离线语音空调插座相对传统空调插座方案,可让用户通过语音控制空调插座设备,替换传统遥控器或按钮控制的方式,该方案有以下优势:

  • 支持市面95%以上的空调型号,传统空调配空调插座后,秒变智能语音空调
  • 可以直接使用语音控制空调插座,且无需联网,自然方便,识别率可达95%以上;
  • 空调遥控器3秒一键极速匹配
  • 内置多家空调码库,无需额外红外IC
  • 语音控制响应快,一般在0.2~0.8s内完成;
  • 可远场识别,安静情况下可达10米;
  • 方案功耗低,工作功耗仅为0.2W左右;
  • 可靠性好,芯片方案已通过双85测试,满足格力、美的等家电巨头要求;
  • 整套产品技术已成熟,具有完整的软件、硬件、结构设计方案,节省开发周期,降低开发难度;
  • 配合我司语音AI平台开发,可灵活定制唤醒词和命令词,不需要再专门收集语料训练。

语音控制空调插座


3 应用描述

启英泰伦离线语音空调插座方案适用于各类需控制的空调。 语音空调插座产品的使用场景为普通家居环境,在安静和中低噪音下可以达到良好的识别率。其中安静环境的环境底噪在35dB ~ 45dB之间,属于中低噪音环境;产品自身不带噪音。因对于成本和产品空间尺寸要求,可根据具体结构单独进行硬件板的设计。


4 产品设计流程

一个基于我司芯片的标准语音产品设计流程如下图所示:

产品设计流程

该流程主要针对我司新用户开发产品使用,包含了前期购买样品Demo进行验证,硬件选型,语音对话逻辑、软硬件方案和结构设计,设计完成后的测试,以及生产测试准备和后续批量采购等步骤。如果是已经熟悉我司方案的老用户,可以直接从中间步骤开始,不用再重复进行Demo测试等工作。

下面针对新用户的开发,对上述流程中的各个步骤逐一描述。

4.1 DEMO测试

针对新用户,可以先从我司授权的经销商或直接从我司官网 ☞样品购买 处购买对应的模块或开发板套件,进行识别效果测试,相关的软硬件技术文档可以从本文档中心处获取。用户测试满意后,可以进行硬件选型。

4.2 方案设计

选择好合适的芯片或模块后,可根据产品的功能进行下述设计:

如用户为首次进行语音方案开发,建议到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取基于相关芯片的语音产品方案设计Checklist文档,进行逐一检查以确保设计效果。如有技术支持需求请联系我司技术支持人员。

4.4 测试验收

产品方案设计完成形成样品后,建议对该样品进行相关的识别测试,相关测试方法和标准可参考 ☞识别效果测试。同时,还建议根据产品质量的要求进行各类硬件测试,如双85测试、静电测试等。为了保证最终的识别效果,还建议进行硬件底噪的测试及产品装机后的整机功能测试。

4.5 生产测试

样机测试完成后,会转入后续产线批量生产阶段。我司为产品的批量生产做了完善的解决方案,用户可以参考 ☞生产测试 获取更多信息。用户如需要生产测试的相关技术支持,请联系我司技术人员。

4.6 下单采购

用户如果要采购我司产品,请点击 ☞样品和批量采购 获取更多信息。


5 空调插座设计方案介绍

5.1 方案特点

我司的CI110X芯片内置多个IO和PWM口、集成大量的红外码库,可用单芯片实现语音控制、红外发送控制的主控方案,整体成本较低。

为了方便用户使用,我司已提前做了相应的开发,可以提供完整的语音空调插座主控方案。

5.2 方案框图

设计框图

整个方案如上图所示,CI110X芯片作为主控,可以通过麦克风采集外部语音进行识别,通过IR发出红外波形控制空调,通过功放驱动喇叭播音。如为省成本,还可以将功放和喇叭换为蜂鸣器。

5.3 硬件设计参考

​空调插座电控板的一个硬件参考线路图及IO使用情况见下图和附件,用户可以使用CI110X芯片按照相同的使用方式设计硬件电路,可以方便的搭建整套空调插座方案。

红外插座参考原理图

底板硬件设计

5.4 主控方案SDK包说明

我司为用户基于上述硬件设计,提供了完整的SDK包,用户可以到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取相关SDK开发包。

本SDK包有以下功能点:

  • 控制方式:通过语音控制空调,替换传统遥控器控制或其它方式;
  • 控制功能:支持直接命令空调温度、制冷、加热、送风等常用模式;
  • 一键匹配:支持按遥控器上面的电源键,合成对所有的按键功能匹配;

6 产品结构相关注意事项

6.1 麦克风结构设计

空调插座产品在设计结构时,针对麦克风应当注意以下事项:

  • 麦克风布局尽量远离噪声源;
  • 麦克风放在空调插座的正面的位置,避免遮挡,保证拾音最大范围;
  • 麦克风连线较长可选择带屏蔽的线,远离高压电路;
  • 麦克风线扎捆远离电机或电控线;

下图以空调插座为例,讲述麦克风结构开孔及位置的建议方式,固定麦克风的结构件也需要考虑麦克风线方便引出导线和避免干扰。

空调插座结构

6.2 喇叭结构设计

空调插座产品在设计结构时,针对喇叭应当注意以下事项:

  • 考虑到音质,喇叭功率不能太小,建议选用1W以上喇叭,带音腔的喇叭效果会更好一点,同时注意硬件板上的功放驱动能力要匹配喇叭型号;
  • 喇叭放置位置以美观及结构布局方便为主,但注意尽量避免和麦克风放在同一位置;
  • 不带音腔喇叭可以在结构上做一个音腔密封后能增大音量输出。

下图是一个喇叭规格及开孔的建议。

喇叭结构

6.3 红外管选型和结构设计

空调插座产品在红外管选型和设计结构可以参考如下文档:

红外管选型和设计结构建议

6.4 其它注意事项

  • 建议选择-32dB±3dB,信噪比大于70dB以上,性价比高的全向模拟麦克风;
  • 若空调插座有带震的其它电路,建议选择较厚的麦克风胶套减缓震动,可减小对识别效果的影响;
  • 特别注意禁止直接点热溶胶用于固定麦克风头;
  • 将麦克风完全插入固定孔内部,避免歪斜,拾音孔中心孔对准麦克风的中心;
  • 空调插座内部接线多容易扯松,插头配插座带卡扣会更牢固;
  • 选择符合环保RoHS要求的RTV硅胶,推荐常用的硅胶有703/704/737等,或其它有机材料、单组分室温固化硅胶等;
  • 多数硅橡胶灌胶厚度小于3mm以内实温完全固化时间为8 ~ 12小时,灌胶厚度 > 3mm以上完全固化时间更长,可分层多次浇灌,确保完全固化稳定密封;
  • 生产工艺可把固定麦克风工序提前,另外特别注意麦克风接线在重力拉扯下,未完全固化前容易导致麦克风扯歪,也需注意将麦克风插线固定好。

选型及注意


7 相关参考资料列表

编号 参考资料描述 获取方式
1 标准离线SDK
CI110X_SDK_ASR_Offline
请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取
2 空调插座SDK 请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取
3 测试固件 到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取
4 我司芯片和模块的选型指南 请点击 ☞硬件选型指南 查看
5 我司芯片硬件设计方法参考 请点击 ☞硬件设计参考 查看
6 麦克风和喇叭器件选型 请点击 ☞外围器件兼容列表 查看
7 产品结构设计 请点击 ☞产品结构设计 查看
8 软件开发方法和标准SDK说明 请点击 ☞软件开发 查看各部分内容
9 产品识别性能测试方法 请点击 ☞识别效果测试 查看
10 生产测试的方法 请点击 ☞生产测试 查看

用户如遇到使用问题,请到启英泰伦语音AI平台上提交技术工单,或直接联系我司技术人员获取协助。