CN106940153A - 一种用于产生噪声的声波调制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于产生噪声的声波调制电路，包括微处理器、与微处理器电连接的三极管电路、与微处理器电连接的电压调制电路及信号调制电路，信号调制电路的输入端分别与电压调制电路、三极管电路的输出端连接；三极管电路的输入端还与电压调制电路的输出端连接；微处理器用于对每个发声通道输出两路互补的方波信号；电压调制电路用于调制出变频变幅的供电电压，三极管电路用于将方波信号与供电电压进行调制，信号调制电路用于将两路互补信号进行调制输出。本发明不仅将变频变幅的供电电压与处理器输出的方波进行调制，还使两个相邻的蜂鸣器发出相同频率的声波，形成声音共振，因此，本发明能耗低，声波攻击能力强。
Description
技术领域
本发明属于警用装备领域，具体涉及一种用于产生噪声的声波调制电路。
背景技术
驱散盾牌主要是以塑钢等材质制成，主体可形成为矩形或圆形板状，且于盾牌内面设有可供警察握持的握把:藉此让警察或保安人员等可由握持内面的握把架起盾牌，于枪战、暴动或民众非法集会时，利用该盾牌保护警察自己的生命、身体安全。
近年来,常见的军警用驱散装备经常所使用场合并非在枪战过程中，而是主要应用于非法集会游行或防止暴民攻击警察的场合。因此，常用的驱散装备需要近距离阻吓和驱散骚乱人群。
警用驱散装备（例如：驱散盾牌）主要采用强光或噪声驱散民众，现有的噪声驱散技术多数是通过由多个通道发出不断改变频率的高分贝噪声，该噪声并不会产生声音强度的变化。例如申请号为201510051822的发明专利申请文件，公开了激光、噪声驱散盾牌，该盾牌的噪声驱散电路是采用单片机，在多个通道通过调节脉冲宽度来改变频率，在每个独立的通道上采用数理运算法则，使每个通道产生不同占空比的矩形方波，并自动调整脉冲宽度使声音永不重复；同时，该盾牌还采用了提高和调整功率放大器的供电电压变频升压技术、选用功率场效应管为功率放大器以及用多个压电器发声器件来产生噪声。该激光、噪声驱散盾牌存在变化随意，变化不可控，难以使被攻击者身体形成共鸣，驱散能力弱，能耗大等缺点。
发明内容
本发明的目的是解决现有声波电路能耗大、产生的声波驱散能力弱的问题，为此，本发明提供了一种用于产生噪声的声波调制电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种用于产生噪声的声波调制电路，包括微处理器、与微处理器电连接的三极管电路、与微处理器电连接的电压调制电路及信号调制电路，所述信号调制电路的输入端分别与电压调制电路、三极管电路的输出端连接；所述三极管电路的输入端还与电压调制电路的输出端连接；
所述微处理器用于控制声波调制电路，所述微处理器还用于对每个发声通道输出两路互补的占空比不断变化的方波信号；所述电压调制电路用于调制出变频变幅的供电电压，所述三极管电路用于将方波信号与供电电压进行调制，所述信号调制电路用于将两路互补信号进行调制输出。
作为本发明的一个优选实施例，所述三极管电路分为多个与微处理器输出端连接的三极管支路。
作为本发明的一个优选实施例，每个所述三极管支路均包括两路用于输出互补信号的输出电路。
作为本发明的一个优选实施例，所述输出电路包括三极管Q1-Q4、电阻R1-R3、电阻R7，三极管Q1的B引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与微处理器的41引脚连接；三极管Q1的E引脚串联电阻R2后接地，电压调制电路的输出端串联电阻R3后与三极管Q1的C引脚连接；三极管Q1的C引脚分别与三极管Q3的B1、B2引脚连接，三极管Q3的C1引脚连接电压调制电路的输出端；微处理器的34引脚串联电阻R7后与三极管Q4的B1、B2引脚连接，三极管Q4的C1引脚连接电容C1后接地，三极管Q4的C2引脚接地。
作为本发明的一个优选实施例，所述信号调制电路包括多个与所述输出电路输出端连接的信号调制芯片，所述信号调制芯片包括信号调制芯片U1，信号调制芯片U1的G1引脚连接三极管Q4的E1、E2引脚，信号调制芯片U1的G2引脚连接三极管Q3的E1、E2引脚；信号调制芯片U1的S2引脚连接电压调制电路的输出端，信号调制芯片U1的S1引脚接地；信号调制芯片U1的输出端用于输出调制后的声波信号。
作为本发明的一个优选实施例，所述电压调制电路包括可调升压芯片U3、数字电位器U4、电容C11-C13、电解电容C14、电阻R11-14、二极管D11、滤波元件，数字电位器U4的4、5引脚接地，数字电位器U4的10引脚连接电源，数字电位器U4的9引脚连接可调升压芯片U3的2引脚，数字电位器U4的6、7、8引脚分别与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与二极管D11的输出端连接；可调升压芯片U3的3引脚接地，可调升压芯片U3的1引脚上依次串联电阻R11和电容C13后接地，电源的输出端与可调升压芯片U3的5引脚连接，电容C11和电容C12的一端与电源的输出端连接，电容C11与电容C12的另一端电连接后接地；可调升压芯片U3的4、5引脚之间还连接有电感L11；可调升压芯片U3的4引脚连接二极管D11的输入端，二极管D11的输出端连接滤波元件的输入端；二极管D11的输出端连接电解电容C14的输入端，电解电容C14的输出端接地；二极管D11的输出端还与电阻R14的输入端连接，电阻R14的输出端接地。
一种防护驱散盾牌，采用上述的声波调制电路。
本发明的有益效果：
本发明使用微处理器调节数字电位器，配合升压电路，调制出变频变幅的供电电压，使用多个三级管将方波信号与电压输出进行调制，从而输出具有强度变化的噪声；本发明使用微处理器，对每个发生通道输出两路互补的占空比不断变化的方波信号，使用MOS管作为信号调制器件将两路互补信号进行调制输出，并且，本发明的输出端连接多个蜂鸣器进行声音产生，利用微处理器使第一路信号与第二路信号形成一个输出时间差，在蜂鸣器震动的时候，这个时间差会使两个相邻的蜂鸣器发出相同频率的声波，以此形成声音共振，从而增大声波攻击的驱散能力。因此，本发明能耗低，声波攻击能力强。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的声波调制原理框图；
图2是本发明的升压电路图；
图3是本发明的微处理器电路图；
图4是本发明的三极管电路及信号调制电路图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1：
参照图1，一种用于产生噪声的声波调制电路，包括：微处理器、三极管电路、电压调制电路及信号调制电路，微处理器的输出端分别连接三极管电路、电压调制电路的输入端，微处理器的输入端连接电源，电压调制电路、三极管电路的输出端分别连接信号调制电路的输入端。
微处理器用于控制声波调制电路，微处理器还用于对每个发声通道输出两路互补的占空比不断变化的方波信号；电压调制电路用于调制出变频变幅的供电电压，三极管电路用于将方波信号与供电电压进行调制，信号调制电路用于将两路互补信号进行调制输出。
具体地，微处理器的作用是对每个发生通道输出两路互补的占空比不断变化的方波信号，同时，利用微处理器调节数字电位器，配合升压电路，调制出变频变幅的供电电压，使用多个三级管将方波信号与电压输出进行调制。
其中，电压调制电路包括与微处理器输出端连接的数字电位器及与数字电位器输出端连接的可调升压芯片，通过该微处理器调节数字电位器，数字电位器的输出端连接升压电路的输入端，使得升压电路的输出端输出变频变幅的供电电压。
其中，三极管电路分为多个与微处理器输出端连接的三极管支路（每个三极管支路形成一个方波发生通道），每个三极管支路均输出两路互补的占空比不断变化的方波信号。信号调制电路包括多个信号调制芯片，每个三极管支路上均具有两个信号调制芯片，两个信号调制芯片的输入端分别连接三极管支路的两个输出端，三极管支路中的两个输出端用于输出互补的方波信号；信号调制芯片的输入端还连接电压调制电路的输出端，信号调制芯片用于将两路互补的信号进行调制后输出。
重点说明的是：本发明根据蜂鸣器的间距、蜂鸣器板的材质及振动时间以及电压调制电路的变频变幅电压，推算出第一路信号与第二路信号之间的输出时间差，在蜂鸣器震动的时候，这个时间差会使两个相邻的蜂鸣器发出相同频率的声波，以此形成声音共振，从而增大声波攻击的驱散能力。换言之，本发明是通过一个固定的循环产生电压调节信号，利用CPU对特殊数组的随机调用，进行频率调节。因此，蜂鸣器产生的声音在幅度上是循环的，在频率上是随机的，在开始调用数组进行输出方波信号时，使第一路信号与第二路信号形成一个输出时间差（优选时间差大概为0.16ms），在蜂鸣器震动的时候，这个时间差就会是两个相邻的蜂鸣器发出的相同频率的声波形成共振，从而达到增强声波强度的目的，使被攻击者的身体很难接受这样的强大声波。
本发明使用微处理器调节数字电位器，配合升压电路，调制出变频变幅的供电电压，使用多个三级管将方波信号与电压输出进行调制，从而输出具有强度变化的噪声；本发明使用微处理器，对每个发生通道输出两路互补的占空比不断变化的方波信号，使用MOS管作为信号调制器件将两路互补信号进行调制输出。
实施例2：
以型号为MAX54386UB的数字电位器、型号为LM2587S-ADJ的可调升压芯片、型号为STM32F103RBT6的微处理器、型号为BC847BPN的三极管Q3，Q4，Q5，Q6、型号为BC846B的三极管Q1，Q2以及MOS管U1，U2为例，参照图2-图4，详细描述驱散盾牌用声波调制电路的各部分，具体为：
参照图2和图3，微处理器的8引脚连接数字电位器的3引脚，微处理器的9引脚连接数字电位器的2引脚，微处理器的10引脚连接数字电位器的1引脚，数字电位器的4、5引脚接地，数字电位器的10引脚连接电源，数字电位器的9引脚连接可调升压芯片的2引脚，数字电位器的6、7、8引脚分别与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与二极管D11的输出端连接；
可调升压芯片的3引脚接地，可调升压芯片的1引脚上依次串联电阻R11和电容C13后接地，电源的输出端与可调升压芯片的5引脚连接，电源的输出端与可调升压芯片的5引脚之间还连接有相互并联的电容C11和电容C12，电容C11与电容C12的另一端电连接后接地；可调升压芯片的4、5引脚之间还连接有电感L11；可调升压芯片的4引脚连接二极管D11的输入端，二极管D11的输出端连接滤波元件的输入端，滤波元件的输出端输出变频变幅的供电电压，该滤波元件的型号优选BLM18PG121SN1D，该滤波元件在整体功能上相当于接了一根导线，在硬件调试的时候拆掉滤波元件，确定电压控制无误后再装上滤波元件，用于给后边的电路供电。二极管D11的输出端还连接电容C14的输入端，电容C14的输出端接地；二极管D11的输出端还连接电阻R14的输入端，电阻R14的输出端接地。
型号为STM32F103RBT6的微处理器是ST公司基于ARM最新Cortex-X3架构内核的32位处理器产品，内置128KB的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定时器核3路USART通讯口等多种资源，时钟频率最高可达72MHz。该处理器的输入电压为3.3V，能耗低，可以采用干电池进行供电，工作持续时间长，该微处理器用到的程序为现有程序。
参照图3和图4，微处理器的34引脚和41引脚、35引脚和42引脚、36和43引脚分别与三个三极管支路的输入端连接。为了描述简便，本实施例以微处理器的34引脚和41引脚与三极管支路的输入端连接为例，详细说明三极管支路的电路组成。
微处理器的34引脚（S1-）与电阻R4的输入端连接，电阻R4的输出端连接三极管Q2的基极（B引脚），三极管Q2的发射极（E引脚）与电阻R5的输入端连接，电阻R5的另一端接地，三极管Q2的集电极（C引脚）分别连接三极管Q5的基极（2、5引脚），三极管Q2的集电极（C引脚）还与电阻R6连接，电阻R6的一端连接升压电路的输出端；三极管Q5的集电极（6引脚）连接电源，三极管Q5的发射极（1、4引脚）与MOS管U2的栅极（4引脚）连接。微处理器的41引脚（S1+）串联电阻R8后与三极管Q6的基极（2、5引脚）连接，三极管Q6的集电极（3引脚）接地，三极管Q6的发射极（1、4引脚）与MOS管U2的栅极（2引脚）连接。MOS管U2的一个源极（1引脚）接地，MOS管U2的另一个源极（3引脚）连接升压电路的输出端，MOS管U2的漏极（5、6、、7、8引脚）用于输出具有强度和频率变化的噪声。
微处理器的41引脚（S1+）与电阻R1的输入端连接，电阻R1的输出端连接三极管Q1的基极（B引脚），三极管Q1的发射极（E引脚）与电阻R2的输入端连接，电阻R2的另一端接地，三极管Q1的集电极（C引脚）分别连接三极管Q3的基极（2、5引脚），三极管Q1的集电极（C引脚）还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端连接升压电路的输出端；三极管Q3的集电极（6引脚）连接电源，三极管Q3的发射极（1、4引脚）与MOS管U1的栅极（4引脚）连接。微处理器的34引脚（S1-）串联电阻R7后与三极管Q4的基极（2、5引脚）连接，三极管Q4的一个集电极（3引脚）接地，三极管Q4的另一个集电极（6引脚）串联电容C1后接地；三极管Q4的发射极（1、4引脚）与MOS管U1的栅极（2引脚）连接。MOS管U1的一个源极（1引脚）接地，MOS管U1的另一个源极（3引脚）连接升压电路的输出端，MOS管U1的漏极（5、6、、7、8引脚）用于输出具有强度和频率变化的噪声。
由于微处理器的35引脚（S2-）和42引脚（S2+）、36（S3-）和43引脚（S3+）与三极管支路的连接与上述相同，此处不再赘述。
也就是说，信号调制电路包括多个信号调制芯片，每个三极管支路上均设置两个信号调制芯片，两个信号调制芯片的输入端分别连接三极管支路的两个输出端，三极管支路中的两个输出端用于输出互补的方波信号；信号调制芯片的输入端还连接电压调制电路的输出端，信号调制芯片用于将两路互补的方波信号与变频变幅电压进行调制后输出。
每个三极管支路均包括两路用于产生方波信号的输出电路，输出电路包括三极管Q1、三极管Q3和Q4，三极管Q1的B引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与微处理器的S1+引脚连接；三极管Q1的E引脚串联电阻R2后接地，电压调制电路的输出端串联电阻R3后与三极管Q1的C引脚连接；
三极管Q1的C引脚分别与三极管Q3的B1、B2引脚连接，三极管Q3的C1引脚连接电压调制电路的输出端；
微处理器的S1-引脚串联电阻R4后与三极管Q4的B1、B2引脚连接，三极管Q4的C1、C2引脚接地。
输出电路包括三极管Q1、三极管Q3和Q4，三极管Q1的B引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与微处理器的S1+引脚连接；三极管Q1的E引脚串联电阻R2后接地，电压调制电路的输出端串联电阻R3后与三极管Q1的C引脚连接；
三极管Q1的C引脚分别与三极管Q3的B1、B2引脚连接，三极管Q3的C1引脚连接电压调制电路的输出端；
微处理器的S1-引脚串联电阻R4后与三极管Q4的B1、B2引脚连接，三极管Q4的C1、C2引脚接地，信号调制芯片包括信号调制芯片U1，信号调制芯片U1的G1引脚连接三极管Q4的E1、E2引脚，信号调制芯片U1的G2引脚连接三极管Q3的E1、E2引脚；信号调制芯片U1的S2引脚连接电压调制电路的输出端，信号调制芯片U1的S1引脚接地；信号调制芯片U1的输出端用于输出调制后的声波信号。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于产生噪声的声波调制电路，其特征在于，包括微处理器、与微处理器电连接的三极管电路、与微处理器电连接的电压调制电路及信号调制电路，所述信号调制电路的输入端分别与电压调制电路、三极管电路的输出端连接；所述三极管电路的输入端还与电压调制电路的输出端连接；
所述微处理器用于控制声波调制电路，所述微处理器还用于对每个发声通道输出两路互补的占空比不断变化的方波信号；所述电压调制电路用于调制出变频变幅的供电电压，所述三极管电路用于将方波信号与供电电压进行调制，所述信号调制电路用于将两路互补信号进行调制输出。
2.根据权利要求1所述的用于产生噪声的声波调制电路，其特征在于，所述三极管电路分为多个与微处理器输出端连接的三极管支路。
3.根据权利要求2所述的用于产生噪声的声波调制电路，其特征在于，每个所述三极管支路均包括两路用于输出互补信号的输出电路。
4.根据权利要求3的用于产生噪声的声波调制电路，其特征在于，所述输出电路包括三极管Q1-Q4、电阻R1-R3、电阻R7，三极管Q1的B引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与微处理器的41引脚连接；三极管Q1的E引脚串联电阻R2后接地，电压调制电路的输出端串联电阻R3后与三极管Q1的C引脚连接；三极管Q1的C引脚分别与三极管Q3的B1、B2引脚连接，三极管Q3的C1引脚连接电压调制电路的输出端；微处理器的34引脚串联电阻R7后与三极管Q4的B1、B2引脚连接，三极管Q4的C1引脚连接电容C1后接地，三极管Q4的C2引脚接地。
5.根据权利要求3或4所述的用于产生噪声的声波调制电路，其特征在于，所述信号调制电路包括多个与所述输出电路输出端连接的信号调制芯片，所述信号调制芯片包括信号调制芯片U1，信号调制芯片U1的G1引脚连接三极管Q4的E1、E2引脚，信号调制芯片U1的G2引脚连接三极管Q3的E1、E2引脚；信号调制芯片U1的S2引脚连接电压调制电路的输出端，信号调制芯片U1的S1引脚接地；信号调制芯片U1的输出端用于输出调制后的声波信号。
6.根据权利要求1所述的用于产生噪声的声波调制电路，其特征在于，所述电压调制电路包括可调升压芯片U3、数字电位器U4、电容C11-C13、电解电容C14、电阻R11-14、二极管D11、滤波元件，数字电位器U4的4、5引脚接地，数字电位器U4的10引脚连接电源，数字电位器U4的9引脚连接可调升压芯片U3的2引脚，数字电位器U4的6、7、8引脚分别与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与二极管D11的输出端连接；可调升压芯片U3的3引脚接地，可调升压芯片U3的1引脚上依次串联电阻R11和电容C13后接地，电源的输出端与可调升压芯片U3的5引脚连接，电容C11和电容C12的一端与电源的输出端连接，电容C11与电容C12的另一端电连接后接地；可调升压芯片U3的4、5引脚之间还连接有电感L11；可调升压芯片U3的4引脚连接二极管D11的输入端，二极管D11的输出端连接滤波元件的输入端；二极管D11的输出端连接电解电容C14的输入端，电解电容C14的输出端接地；二极管D11的输出端还与电阻R14的输入端连接，电阻R14的输出端接地。
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