離線語音空調(diào)插座設(shè)計應(yīng)用案例詳解

1 概述?

隨著科技的進(jìn)步，市場上出現(xiàn)大量帶語音、手機(jī)APP可控制的產(chǎn)品，由此可看出客戶對產(chǎn)品的功能要求也越來越高，追求舒適的體驗感，特別是對操控性的要求越來越高。目前空調(diào)產(chǎn)品的控制方式有以下幾類：

• 遙控控制：采用紅外遙控或者藍(lán)牙遙控，方便遠(yuǎn)距離控制，但遙控器容易丟，放置也麻煩。且遙控器上按鍵較少，當(dāng)空調(diào)插座功能多的時候無法用單次按鍵控制全部的功能，組合按鍵不符合人們使用習(xí)慣；
• 手機(jī)APP控制：每次控制需要打開手機(jī)APP，需要聯(lián)網(wǎng)，同時空調(diào)插座需配網(wǎng)，操作繁瑣；
• 智能音箱控制：通過如天貓精靈等智能音箱直接控制，相對方便，但音箱需聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下才可使用，識別時有隱私安全問題，網(wǎng)絡(luò)延時大時控制的實時性不好。
• 已經(jīng)購買好了空調(diào)，只能用以上功能控制的，若想重新更換帶語音的空調(diào)，費錢費事。

為了解決以上痛點，可以采用純離線語音識別進(jìn)行控制，在用戶不增加太多成本的情況下，讓用戶享受最新離線語音帶來的體驗。啟英泰倫針對該產(chǎn)品領(lǐng)域，已開發(fā)了整套離線語音空調(diào)插座方案，下面對該方案進(jìn)行介紹。

2 方案優(yōu)勢?

啟英泰倫離線語音空調(diào)插座相對傳統(tǒng)空調(diào)插座方案，可讓用戶通過語音控制空調(diào)插座設(shè)備，替換傳統(tǒng)遙控器或按鈕控制的方式，該方案有以下優(yōu)勢：

• 支持市面95%以上的空調(diào)型號，傳統(tǒng)空調(diào)配空調(diào)插座后，秒變智能語音空調(diào)
• 可以直接使用語音控制空調(diào)插座，且無需聯(lián)網(wǎng)，自然方便，識別率可達(dá)95%以上；
• 空調(diào)遙控器3秒一鍵極速匹配
• 內(nèi)置多家空調(diào)碼庫，無需額外紅外IC
• 語音控制響應(yīng)快，一般在0.2~0.8s內(nèi)完成；
• 可遠(yuǎn)場識別，安靜情況下可達(dá)10米；
• 方案功耗低，工作功耗僅為0.2W左右；
• 可靠性好，芯片方案已通過雙85測試，滿足格力、美的等家電巨頭要求；
• 整套產(chǎn)品技術(shù)已成熟，具有完整的軟件、硬件、結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，節(jié)省開發(fā)周期，降低開發(fā)難度；
• 配合我司語音AI平臺開發(fā)，可靈活定制喚醒詞和命令詞，不需要再專門收集語料訓(xùn)練。

3 應(yīng)用描述?

啟英泰倫離線語音空調(diào)插座方案適用于各類需控制的空調(diào)。 語音空調(diào)插座產(chǎn)品的使用場景為普通家居環(huán)境，在安靜和中低噪音下可以達(dá)到良好的識別率。其中安靜環(huán)境的環(huán)境底噪在35dB ~ 45dB之間，屬于中低噪音環(huán)境；產(chǎn)品自身不帶噪音。因?qū)τ诔杀竞彤a(chǎn)品空間尺寸要求，可根據(jù)具體結(jié)構(gòu)單獨進(jìn)行硬件板的設(shè)計。

4 產(chǎn)品設(shè)計流程?

一個基于我司芯片的標(biāo)準(zhǔn)語音產(chǎn)品設(shè)計流程如下圖所示：

該流程主要針對我司新用戶開發(fā)產(chǎn)品使用，包含了前期購買樣品Demo進(jìn)行驗證，硬件選型，語音對話邏輯、軟硬件方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計完成后的測試，以及生產(chǎn)測試準(zhǔn)備和后續(xù)批量采購等步驟。如果是已經(jīng)熟悉我司方案的老用戶，可以直接從中間步驟開始，不用再重復(fù)進(jìn)行Demo測試等工作。

下面針對新用戶的開發(fā)，對上述流程中的各個步驟逐一描述。

4.1 DEMO測試?

針對新用戶，可以先從我司授權(quán)的經(jīng)銷商或直接從我司官網(wǎng) ?樣品購買 處購買對應(yīng)的模塊或開發(fā)板套件，進(jìn)行識別效果測試，相關(guān)的軟硬件技術(shù)文檔可以從本文檔中心處獲取。用戶測試滿意后，可以進(jìn)行硬件選型。

4.2 方案設(shè)計?

選擇好合適的芯片或模塊后，可根據(jù)產(chǎn)品的功能進(jìn)行下述設(shè)計：

• 語音UI（喚醒詞和命令詞）設(shè)計：設(shè)計方法可參考 ?語音UI設(shè)計參考；
• 硬件設(shè)計：設(shè)計方法可參考 ?硬件設(shè)計參考；
• 結(jié)構(gòu)設(shè)計：設(shè)計方法可參考 ?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計；
• 軟件開發(fā)：設(shè)計方法可參考 ?軟件開發(fā)。

如用戶為首次進(jìn)行語音方案開發(fā)，建議到 ?啟英泰倫語音AI平臺 上獲取基于相關(guān)芯片的語音產(chǎn)品方案設(shè)計Checklist文檔，進(jìn)行逐一檢查以確保設(shè)計效果。如有技術(shù)支持需求請聯(lián)系我司技術(shù)支持人員。

4.4 測試驗收?

產(chǎn)品方案設(shè)計完成形成樣品后，建議對該樣品進(jìn)行相關(guān)的識別測試，相關(guān)測試方法和標(biāo)準(zhǔn)可參考 ?識別效果測試。同時，還建議根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的要求進(jìn)行各類硬件測試，如雙85測試、靜電測試等。為了保證最終的識別效果，還建議進(jìn)行硬件底噪的測試及產(chǎn)品裝機(jī)后的整機(jī)功能測試。

4.5 生產(chǎn)測試?

樣機(jī)測試完成后，會轉(zhuǎn)入后續(xù)產(chǎn)線批量生產(chǎn)階段。我司為產(chǎn)品的批量生產(chǎn)做了完善的解決方案，用戶可以參考 ?生產(chǎn)測試 獲取更多信息。用戶如需要生產(chǎn)測試的相關(guān)技術(shù)支持，請聯(lián)系我司技術(shù)人員。

4.6 下單采購?

用戶如果要采購我司產(chǎn)品，請點擊 ?樣品和批量采購 獲取更多信息。

5 空調(diào)插座設(shè)計方案介紹?

5.1 方案特點?

我司的CI110X芯片內(nèi)置多個IO和PWM口、集成大量的紅外碼庫，可用單芯片實現(xiàn)語音控制、紅外發(fā)送控制的主控方案，整體成本較低。

為了方便用戶使用，我司已提前做了相應(yīng)的開發(fā)，可以提供完整的語音空調(diào)插座主控方案。

5.2 方案框圖?

整個方案如上圖所示，CI110X芯片作為主控，可以通過麥克風(fēng)采集外部語音進(jìn)行識別，通過IR發(fā)出紅外波形控制空調(diào)，通過功放驅(qū)動喇叭播音。如為省成本，還可以將功放和喇叭換為蜂鳴器。

5.3 硬件設(shè)計參考?

?空調(diào)插座電控板的一個硬件參考線路圖及IO使用情況見下圖和附件，用戶可以使用CI110X芯片按照相同的使用方式設(shè)計硬件電路，可以方便的搭建整套空調(diào)插座方案。

?紅外插座參考原理圖

5.4 主控方案SDK包說明?

我司為用戶基于上述硬件設(shè)計，提供了完整的SDK包，用戶可以到 ?啟英泰倫語音AI平臺 上獲取相關(guān)SDK開發(fā)包。

本SDK包有以下功能點：

• 控制方式：通過語音控制空調(diào)，替換傳統(tǒng)遙控器控制或其它方式；
• 控制功能：支持直接命令空調(diào)溫度、制冷、加熱、送風(fēng)等常用模式；
• 一鍵匹配：支持按遙控器上面的電源鍵，合成對所有的按鍵功能匹配；

6 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相關(guān)注意事項?

6.1 麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計?

空調(diào)插座產(chǎn)品在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，針對麥克風(fēng)應(yīng)當(dāng)注意以下事項：

• 麥克風(fēng)布局盡量遠(yuǎn)離噪聲源；
• 麥克風(fēng)放在空調(diào)插座的正面的位置，避免遮擋，保證拾音最大范圍；
• 麥克風(fēng)連線較長可選擇帶屏蔽的線，遠(yuǎn)離高壓電路；
• 麥克風(fēng)線扎捆遠(yuǎn)離電機(jī)或電控線；

下圖以空調(diào)插座為例，講述麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)開孔及位置的建議方式，固定麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)件也需要考慮麥克風(fēng)線方便引出導(dǎo)線和避免干擾。

6.2 喇叭結(jié)構(gòu)設(shè)計?

空調(diào)插座產(chǎn)品在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，針對喇叭應(yīng)當(dāng)注意以下事項：

• 考慮到音質(zhì)，喇叭功率不能太小，建議選用1W以上喇叭，帶音腔的喇叭效果會更好一點，同時注意硬件板上的功放驅(qū)動能力要匹配喇叭型號；
• 喇叭放置位置以美觀及結(jié)構(gòu)布局方便為主，但注意盡量避免和麥克風(fēng)放在同一位置；
• 不帶音腔喇叭可以在結(jié)構(gòu)上做一個音腔密封后能增大音量輸出。

下圖是一個喇叭規(guī)格及開孔的建議。

6.3 紅外管選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計?

空調(diào)插座產(chǎn)品在紅外管選型和設(shè)計結(jié)構(gòu)可以參考如下文檔：

?紅外管選型和設(shè)計結(jié)構(gòu)建議

6.4 其它注意事項?

• 建議選擇-32dB±3dB，信噪比大于70dB以上，性價比高的全向模擬麥克風(fēng)；
• 若空調(diào)插座有帶震的其它電路，建議選擇較厚的麥克風(fēng)膠套減緩震動，可減小對識別效果的影響；
• 特別注意禁止直接點熱溶膠用于固定麥克風(fēng)頭；
• 將麥克風(fēng)完全插入固定孔內(nèi)部，避免歪斜，拾音孔中心孔對準(zhǔn)麥克風(fēng)的中心；
• 空調(diào)插座內(nèi)部接線多容易扯松，插頭配插座帶卡扣會更牢固；
• 選擇符合環(huán)保RoHS要求的RTV硅膠，推薦常用的硅膠有703/704/737等，或其它有機(jī)材料、單組分室溫固化硅膠等；
• 多數(shù)硅橡膠灌膠厚度小于3mm以內(nèi)實溫完全固化時間為8 ~ 12小時，灌膠厚度 > 3mm以上完全固化時間更長，可分層多次澆灌，確保完全固化穩(wěn)定密封；
• 生產(chǎn)工藝可把固定麥克風(fēng)工序提前，另外特別注意麥克風(fēng)接線在重力拉扯下，未完全固化前容易導(dǎo)致麥克風(fēng)扯歪，也需注意將麥克風(fēng)插線固定好。

7 相關(guān)參考資料列表?

用戶如遇到使用問題，請到啟英泰倫語音AI平臺上提交技術(shù)工單，或直接聯(lián)系我司技術(shù)人員獲取協(xié)助。

審核編輯：符乾江