CN203982508U - 一种数字电声警报器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种数字电声警报器，它包括主控单元，所述主控单元与音频输入单元、警音单元、数字功放单元相连接，数字功放单元的输出端连接扬声器；所述数字功放单元、音频输入单元、警音单元和主控单元均与大功率开关电源单元连接；本实用新型管耗减小，发热量大大降低，单个电源功率可达2400W，并采用了过流保护技术，完全满足功放的需要；采用了数字功放技术，数字功放电路大部分采用常规分立元件组成，最大输出功率可达2400W，在提高功率的同时，大大降低成本；具有体积小、损耗低、发热量小、输出效率高等特点；所需的散热器减小，整机重量大幅减轻，节约了成本，提高了效率，降低了电能的消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种警报器，尤其涉及一种数字电声警报器。
背景技术
防空电声警报器是目前人民防空建设工作中主要的警报声响发放设备，目前我国的电声警报器产品普遍采用大功率线性电源和模拟功放的形式，虽然有些产品采用了开关电源，但开关电源的功率都较小，需要用多个电源模块才能满足大功率（2400W）的要求，而且采用模拟功放，功放管处于线性工作状态，工作时发热量大，效率较低，需要很大的散热器，造成设备体积大且很重，安装和使用不方便，目前国内市场上的数字功放大多采用现成进口的专用功放模块，大功率功放模块也只有几百瓦，且价格昂贵。另外，传统的电声警报器功能单一，只能作为警报器使用，平时处于闲置状态，造成资源浪费。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能满足大功率要求、使用方便的数字电声警报器，以解决现有技术存在的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种数字电声警报器，它包括主控单元，所述主控单元与音频输入单元、警音单元、数字功放单元相连接，数字功放单元的输出端连接扬声器；所述数字功放单元、音频输入单元、警音单元和主控单元均与大功率开关电源单元连接；
所述大功率开关电源单元包含主电源电路以及保护主电源电路的过流保护电路，所述主电源电路由依次连接的交流输入滤波电路、整流电路、直流滤波电路、PWM控制电路、PWM驱动电路、PWM功率输出电路和变压整流滤波稳压输出电路组成。所述大功率开关电源单元还包括为PWM控制电路提供正常工作电压的辅助电源电路；
所述数字功放单元包括分别与主控单元相连的三角波发生电路和模拟音频输入电路，三角波发生电路和模拟音频输入电路均与波形比较器相连，波形比较器、PWM信号极性变换电路、PWM信号驱动电路、PWM信号功率放大电路、高频滤波音频输出电路和扬声器依次相连接；所述高频滤波音频输出电路还通过检测电路与主控单元相连。
所述主控单元包括主控单片机，主控单片机分别与按键处理电路、驱动显示电路、语音电路、音频切换处理电路相连接，语音电路、音频输入单元、警音单元均与音频切换处理电路的输入端连接，音频切换处理电路的输出端分别与监听电路、数字功放单元相连。
所述主控单片机为ATMEGA16单片机。
所述三角波发生电路由倒向器和外围阻容器构成。
所述PWM信号功率放大电路中的功率放大器为MOSFET管。
所述各功能单元位于箱体内，箱体的前面板上主要布置有电源开关、功率输出开关、扩音/报警控制锁、功放电源开关、停止键、检测键、扩音话筒音量旋钮、线路音量旋钮、监听音量旋钮、故障指示灯、广播指示灯、话筒/线路输入插座，备用电台话筒插座、功率输出接线端子、蓄电池及预留接线端子和警报指示灯。
所述主控单元与串口遥控单元相连接。
本实用新型的有益效果：1、采用大功率开关电源技术，代替了传统大功率线性电源，由于功率管工作在开关状态，管耗减小，发热量大大降低，单个电源功率可达2400W，并采用了过流保护技术，完全满足功放的需要；2、采用了数字功放技术，数字功放电路大部分采用常规分立元件组成，最大输出功率可达2400W，在提高功率的同时，大大降低成本；与传统的模拟功放相比，具有体积小、损耗低、发热量小、输出效率高等特点；3、发热量比传统电声警报器少很多，因此所需的散热器减小，整机重量大幅减轻，节约了成本，提高了效率，降低了电能的消耗。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型的前面板示意图。
图3为本实用新型的后面板示意图。
图4为图1的音频输入单元的电路图。
图5为图1的警音单元的电路图。
图6为图1的主控单元的原理框图。
图7为图1的大功率开关电源单元的电路图。
图8为图1的数字功放单元的原理框图。
图9为图1的串口遥控单元的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型包括音频输入单元、警音单元、主控单元、数字功放单元和大功率开关电源单元，所述主控单元与音频输入单元、警音单元、数字功放单元相连接，数字功放单元的输出端连接扬声器；所述数字功放单元、音频输入单元、警音单元和主控单元均与大功率开关电源单元连接。
如图2所示，本实用新型的各功能单元位于箱体内，箱体的前面板上主要布置有电源开关1、功率输出开关2、扩音/报警控制锁3、功放电源开关4、停止键5、检测键6、扩音话筒音量旋钮7、线路音量旋钮8、监听音量旋钮9、故障指示灯10、广播指示灯11、话筒/线路输入插座12，备用电台话筒插座13、功率输出接线端子14、蓄电池及预留接线端子15和警报指示灯16；如图3所示，箱体的后面板上布置有功率输出插座17、天线18、串行遥控接口（15芯标准计算机插座）19、DC 48V输入端20、AC 220V输入端21和GND接地柱22。
所述电源开关1、蓄电池及预留接线端子15连接大功率开关电源单元，功率输出开关2连接数字功放单元，扩音/报警控制锁3、功放电源开关4、停止键5、检测键6、扩音话筒音量旋钮7、线路音量旋钮8、监听音量旋钮9、故障指示灯10、广播指示灯11、警报指示灯16连接主控单元，话筒/线路输入插座12连接音频输入单元，备用电台话筒插座13连接警音单元，功率输出接线端子14连接功率输出开关2，功率输出插座17连接功率输出接线端子14，串行遥控接口（15芯标准计算机插座）19连接串口遥控单元，DC 48V输入端20连接蓄电池及预留接线端子15，AC 220V输入端21连接电源开关1，GND接地柱22连接箱体，天线18备用。
下面具体说明各个功能模块的原理：
如图4所示，音频输入单元主要用于扩音时实现话筒和线路的信号输入到主控单元，信号输入后，由主控单元对信号放大后，根据功能需要将该信号切换输入到数字功放单元。
如图5所示，警音单元由AT89C2051单片机及其外围电路组成，用于产生人防警音信号，因此警音信号连续、纯正逼真，信噪比高。警音单元主要用于产生人防三种警报信号：预先警报、空袭警报、解除警报、灾情警报、消防警报等多种警报。警音信号输入到主控单元，由主控单元根据功能需要该信号切换输入到数字功放单元。
如图6所示，主控单元包括型号为ATMEGA16的主控单片机，所述主控单元包括主控单片机，主控单片机分别与按键处理电路、驱动显示电路、语音电路、音频切换处理电路相连接，语音电路、音频输入单元、警音单元均与音频切换处理电路的输入端连接，音频切换处理电路的输出端分别与监听电路、数字功放单元相连。主控单元的主要功能如下：实现与电声警报控制器的串行通信，处理前面板按键信号；根据面板按键的状态或串口遥控单元接收的指令，完成对警音单元的控制，实现警报的发放，并控制驱动显示电路指示相应的工作状态；根据面板控制锁的状态或串口遥控单元接收的指令，完成扩音、广播、报警状态的切换，并完成监听功能；根据检测电路检测到的故障信息，诊断实际故障点，并用点亮面板上的故障指示灯和故障语音播报两种方式提示；使用中央站或GPS模块时，可实现语音报时功能。
如图7所示，大功率开关电源单元包含主电源电路、保护主电源电路的过流保护电路以及辅助电源电路，提供双路输出为58V/22A的直流电源。所述主电源电路由依次连接的交流输入滤波电路、整流电路、直流滤波电路、PWM控制电路、PWM驱动电路、PWM功率输出电路和变压整流滤波稳压输出电路组成，将AC220V变换为双路DC58V/22A稳压输出，给数字功放提供工作电源，并保证电网电压在180V～260V宽电压范围内都能保证稳定输出，保证功放稳定工作；辅助电源电路由三端PWM开关电路TOP222及其外围电路组成，其作用是在上电的时候，将AC220V变换为DC12V，提供给主电源电路的PWM控制电路SG3525A，使其能正常工作；过流保护电路能够保证当工作电流异常时，使主电源电路暂停工作，以免故障扩大。大功率开关电源单元还设有充电电路为后备蓄电瓶充电，以满足在无交流电时，采用直流电瓶供电的需要。
如图8所示，数字功放单元包括分别与主控单元相连的三角波发生电路和模拟音频输入电路，三角波发生电路和模拟音频输入电路均与波形比较器相连，波形比较器、PWM信号极性变换电路、PWM信号驱动电路、PWM信号功率放大电路、高频滤波音频输出电路和扬声器依次相连接；所述高频滤波音频输出电路还通过检测电路与主控单元相连。三角波发生电路由倒相器CD4069和外围阻容器件构成，生成的三角波信号频率约为300kHz,作为生成脉宽调制信号的基准比较信号。从主控单元切换输出的警音或扩音等模拟信号，经过运放TL082模拟音频输入电路，与三角波发生电路产生的三角波信号同时输入到LM311波形比较器进行波形比较，比较后输出宽度随音频信号变化的PWM信号，再通过极性变换电路，使PWM信号由非平衡转变为两个极性相反的平衡信号输出，提供给PWM信号驱动电路。PWM信号驱动电路主要由门电路完成。平衡的PWM信号输入到PWM信号驱动电路2010S进行进一步放大后，驱动PWM信号功率放大电路进行功率放大。PWM信号功率放大电路为后级桥式功率放大电路，采用高速MOSFET管，由于工作在开关状态，所以功耗较小，发热量少，效率高。经过放大的PWM功率信号，经过高频滤波音频输出电路后，从中还原出模拟音频信号，最后输出到扬声器。检测电路对功率输出信号采样，与设定的基准值比较，产生出单片机可识别的高低电平信号，供主控单元检测功放的工作状态。
如图9所示，本实用新型中，中控单元还与串口遥控单元连接。该串口遥控单元主要用于警报器主控单元和外接的电声警报控制器或内置控制终端串行通信时，对输入输出数据的缓冲，以减小外部电路对主控单元的影响，保证通信数据可靠传输。
本实用新型的主要技术指标：
1、警报信号源制式：数字信号源
2、警报种类： 预备警报、空袭警报、解除警报、灾情警报、消防警报
3、供电方式： 交直流两用
交流输入电压：AC180V～260V
直流输入电压：DC48V/50AH
4、直流供电持续工作时间≥0.5h
5、工作温度：－20℃－＋45℃
6、外形尺寸：500×360×150mm3
7、重量： 22kg
8、输出功率：2×1200W±20% （2×3Ω／警报信号）
≥2×480W （2×3Ω／正弦信号）
9、输出阻抗：2×3Ω
10、频率响应：300Hz～8kHz/±2dB
11、谐波失真：≤2%
12、话筒输入灵敏度： 20mV/600Ω
13、线路输入灵敏度： 200mV/10kΩ
14、信噪比： ≥70dB
本实用新型的功能特点：
本实用新型可实现手动发放预先警报、空袭警报、解除警报、灾情警报、消防警报、测试、扩音等功能。若本机连接电声警报控制器或内置控制终端，与中央站配合还可实现通话、广播、报时（选项）和回示功能，是实现平战结合、人防向民防转化的理想终端设备之一。另外本终端采用更为人性化的设计，对不同的故障，可以亮故障指示灯，还可给出相应的故障语音提示。
a) 警报功能
本实用新型可发放预先警报、空袭警报、解除警报、灾情警报、消防警报等多种警报，发放的方式有两种，一种为通过操作警报器本机按键，实现手动发放警报。另一种是为本实用新型配备电声警报控制器或内置控制终端，可通过中央站的操作平台，进行遥控发放警报。
b)扩音和广播功能
本实用新型提供话筒输入和线路输入两种扩音功能，平时可作为扩音机使用，用于现场扩音或外接音源信号。例如：现场开会、 转播新闻、或天气预报等。另外，该产品通过接收中央站的广播指令后，可进入广播状态，在此状态下，中央站的语音信号可以通过该警报器终端播报出去，适合于远程会议、远程播报重要公告等。
通过以上的功能描述，可以看出本实用新型除了战时作为人防的专用设备使用，平时还可作为多功能的民用产品使用，为人们的生活提供服务，很好地体现了人防产品平战结合，节约社会资源，服务人民的特点。
Claims (7)
1. 一种数字电声警报器，它包括主控单元，其特征在于：所述主控单元与音频输入单元、警音单元、数字功放单元相连接，数字功放单元的输出端连接扬声器；所述数字功放单元、音频输入单元、警音单元和主控单元均与大功率开关电源单元连接；
所述大功率开关电源单元包含主电源电路以及保护主电源电路的过流保护电路，所述主电源电路由依次连接的交流输入滤波电路、整流电路、直流滤波电路、PWM控制电路、PWM驱动电路、PWM功率输出电路和变压整流滤波稳压输出电路组成；所述大功率开关电源单元还包括为PWM控制电路提供正常工作电压的辅助电源电路；
所述数字功放单元包括分别与主控单元相连的三角波发生电路和模拟音频输入电路，三角波发生电路和模拟音频输入电路均与波形比较器相连，波形比较器、PWM信号极性变换电路、PWM信号驱动电路、PWM信号功率放大电路、高频滤波音频输出电路和扬声器依次相连接；所述高频滤波音频输出电路还通过检测电路与主控单元相连。
2.根据权利要求1所述的数字电声警报器，其特征在于：所述主控单元包括主控单片机，主控单片机分别与按键处理电路、驱动显示电路、语音电路、音频切换处理电路相连接，语音电路、音频输入单元、警音单元均与音频切换处理电路的输入端连接，音频切换处理电路的输出端分别与监听电路、数字功放单元相连。
3. 根据权利要求2所述的数字电声警报器，其特征在于：所述主控单片机为ATMEGA16单片机。
4.根据权利要求1所述的数字电声警报器，其特征在于：所述三角波发生电路由倒向器和外围阻容器构成。
5. 根据权利要求1所述的数字电声警报器，其特征在于：所述PWM信号功率放大电路中的功率放大器为MOSFET管。
6. 根据权利要求1所述的数字电声警报器，其特征在于：所述各功能单元位于箱体内，箱体的前面板上主要布置有电源开关（1）、功率输出开关（2）、扩音/报警控制锁（3）、功放电源开关（4）、停止键（5）、检测键（6）、扩音话筒音量旋钮（7）、线路音量旋钮（8）、监听音量旋钮（9）、故障指示灯（10）、广播指示灯（11）、话筒/线路输入插座（12），备用电台话筒插座（13）、功率输出接线端子（14）、蓄电池及预留接线端子（15）和警报指示灯（16）。
7. 根据权利要求1～6任一所述的数字电声警报器，其特征在于：所述主控单元与串口遥控单元相连接。
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