CN107071649A - 带有网络接口的多通道噪声检测控制器及控制方法 - Google Patents

带有网络接口的多通道噪声检测控制器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有网络接口的多通道噪声检测控制器及控制方法。它包括多个功率放大器，多个分别由噪声检测器、运算放大器、电阻、电容组成的多个通道电路、一个微处理器和路由器。本发明由于采用一种配合带有网络接口音频数字传输及音量数字调节的功率放大器，可同时根据不同区域的环境噪声，通过网络直接调控相应广播区功率放大器的音量。也可以采用被动(远端控制计算机查询)方式，通过网络接口查询各通道的噪声状态，通过网络向相应各功率放大器发出调控音量的命令，自动调节相应广播区的声压，而获得优质的广播效果。

Description

带有网络接口的多通道噪声检测控制器及控制方法
技术领域
本发明属于一种轨道交通公共广播系统用装置，特别是涉及一种带有网络接口的多通道噪声检测控制器及控制方法。
背景技术
轨道交通公共广播系统通常根据运营需要，将建筑区域划分为多个广播区域，根据广播区域的划分进行不同内容的业务广播。
各广播区环境噪声随着时间不断地变化，需要不断地调整音量，提高或减小功率放大器的输出功率，使乘客能够清晰、舒适的听到列车进/出站的广播信息。在环境噪声较大时：避免由于广播信息被环境噪声所掩盖，乘客听不清广播信息，造成漏乘，乘错车的问题，；环境噪声较小的情况下：音量过大吵人，乘客投诉。靠人工手动调节功率放大器的方法，做不到实时地根据环境噪声的变化改变音量。
采用网络数字音频传输的公共广播系统，现有的网络数字音频功率放大器，仅具有网络接口及音量数字调节的功能。
由于没有噪声检测电路及接口和噪声处理程序无法完成跟踪环境噪声变化调节音量的功能。
由于各广播区客流不同，环境噪声变化也不同，对于广播声压的(音量的大小)要求不一，需要一种多通道，可以根据噪声变化自动调节各广播区音量的装置以获得优质的广播效果。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可以根据噪声变化自动调节各广播区音量的带有网络接口的多通道噪声检测控制器及控制方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于带有网络接口的多通道噪声检测控制装置所采取的技术方案是：它包括有网络接口、功率放大器，还包括有噪声检测控制装置，所述的噪声检测控制装置中包括有多个分别由噪声检测器、运算放大器、电阻、电容组成的多个通道电路；一个微处理器和路由器；所述的多个分别由噪声检测器、运算放大器、电阻、电容组成的通道电路中的每个所述通道电路分别各对应所述多台功率放大器中的一台功率放大器；所述每个通道电路的组成是；第三电阻与第二电阻串接后的两端分别连接到工作电源的正端和地端；所述第二电阻与所述第三电阻的连接端和所述地端之间并联一滤波电容，所述的第二电阻与所述第三电阻的连接端接所述运算放大器的正相输入端；所述噪声检测器探头的输出端接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接所述运算放大器的负相输入端；第四电阻与电容并联后的两端分别连接到所述运算放大器的负相输入端和输出端；所述运算放大器的输出端接所述微处理器的A/D变换通道中的对应的所述的一台功率放大器的输入端；所述微处理器的网络接口按照与此所述噪声检测器对应的所述的一台功率放大器IP地址通过所述的网络接口发送到相应的所述的一台功率放大器上。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于带有网络接口的多通道噪声检测控制装置的控制方法所采取的技术方案是：它包括所述多通道噪声检测控制器的主控制步骤，其特征在于：还包括所述噪声检测控制装置中的各个通道的控制步骤，其控制步骤如下：
(A)开始先进行初始化，设定采样的频率，采样的点数，FFT变换循环的次数。
(B)清理输入/输出数据缓冲区，以保证获得正确的采样结果。
(C)判断当前的通道是否有播音存在，有则放弃该通道采样数据，进入到D。
如果没有播音则到(D1)
(D)变换为下一通道，回到(B)重新清理输入/输出数据缓冲区。
(D1)进行A/D采样，
(E)判断是否达到采样点数，如果没有达到，继续回到(C),
(F)如果达到采样点数，进行计算信号的模值，并将这个值累加,继续下一步
(G)判断是否达到FFT变换循环的次数，是则进行下一步，不是则到(B),重新开
始新的FFT变换
(H)计算出循环的平均模值＝累加的模值/循环次数，进行下一步
(I)对照噪声音量表，求出对应的音量值
(J)向对应通道的功率放大器发出改变音量的命令
(K)如果没有完成全部通道则返回到(D1)变换为下一通道，
如果完成全部通道则返回到主控制步骤。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用一种配合带有网络接口数字音频传输及音量数字调节的功率放大器，使用FFT算法对环境噪声进行处理，可同时根据不同区域的环境噪声，通过网络直接调控相应广播区功率放大器的音量。也可以采用被动(远端控制计算机查询)方式，通过网络接口查询各通道的噪声状态，通过网络向相应各功率放大器发出调控音量的命令，自动调节相应广播区的声压的带有网络接口的多通道噪声检测控制器，而获得优质的广播效果。
附图说明
图1是本发明中的一个通道电路电路原理图；
图2是本发明在PA系统中的电路总体原理框图；
图3是本发明每个通道的控制流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
多个分别由噪声检测器、运算放大器、电阻、电容组成的通道电路中的一个通道电路与其他通道电路共享带有多通道A/D变换器的微处理器MCU和网络接口：
如图1所示：每个通道电路的组成是；电阻R3与电阻R2串接后的两端分别连接到工作电源的正端和地端；电阻R2与电阻R3的连接端和地端之间并联一滤波电容C1，电阻R2与电阻R3的连接端接运算放大器ICIA的正相输入端；噪声检测器探头-0的输出端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接运算放大器ICIA的负相输入端；电阻R4与电容 C2并联后的两端分别连接到运算放大器ICIA的负相输入端和输出端；运算放大器ICIA 的输出端接微处理器MCU的A/D变换通道中的对应的一台功率放大器的输入端；微处理器MCU的网络接口按照与此噪声检测器对应的一台功率放大器IP地址通过路由器发送到相应的一台功率放大器上。
电路原理如下。
电阻R2和R3为分压电路，C1是滤波电容，为单电源供电运算放大器ICIA(LM358)提供一个直流工作电位Vmid，使得运算放大器ICIA能够不失真的放大输入噪声信号和输入的音频信号。这个工作电位Vmid就是微处理器MCU(STM32F405)A/D变换器的中点电位，以便A/D变换器能够完整的采集信号波形。
通过噪检探头-0采集的噪声信号Vi0经运算放大器ICIA反向放大，放大量为
K＝-(R4/R1)，电容C2和运算放大器ICIA，及R1,R4同时组成一个低通抗混叠滤波器，滤除掉不满足采样定理的信号，消除高于采样频率的噪声。这个放大和滤波后的信号Vout0直接送入微处理器MCU的A/D变换器通道A/D0输入端，微处理器MCU对通道输入的噪声模拟量信号进行取样进行FFT变换平均值处理，多次循环后求出多次循环噪声平均值，对应噪声分贝表折算出功率放大器对应的放大量(分贝值)。通过微处理器MCU 经网络接口，按照IP地址发送到相应的功率放大器，去改变音量。
其它通道的工作原理完全相同，共享上述图中的带有多通道A/D变换器的微处理器 MCU和网络接口。
由于具有网络接口的功率放大器可自行侦知网络接口是否有数字音频信号输入，因此在有数字音频信号输入的状况下，功率放大器不再接受新的调整音量的命令，避免在播音时段调整音量，造成音量循环增大。
本发明通过各通道噪声探头采集的噪声值，经采样后通过FFT分析计算处理后将对应控制音量命令经网络接口发送到向各通道对应的功率放大器，最后由功率放大器自身完成调节音量的任务，这设备在轨道交通公共广播系统中的应用框图如图2所示。
由安置在各广播区的噪声检测探头，输入放大器，按键，带有多通道A/D变换器的微处理器，信号采样处理，网络接口部分组成。
噪声信号经噪声探头采集后，经各通道输入放大器放大，直接进入微处理器的A/D变换器各输入端，
按照预先设定的采样频率和采样点数及FFT变换循环次数。对输入噪声信号采样，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，经FFT分析处理，计算出输入噪声信号的平均值，并累加平均值。完成多次循环后，求出多次循环的噪声平均值，这个平均值既是多次循环进行FFT变换这段时间内的噪声平均值。
根据噪声值的大小和功率放大器音量对应的关系，通过网络接口主动向对应各广播区的功率放大器发出改变音量的信息，调整功率放大器的输出电压大小，改变了广播区的声压。
本微处理器带有一个液晶显示屏，可以实时显示出各通道噪声值，音量值等参数。
如图3所示，各个通道的控制步骤如下：
(A)开始调用噪声检测子程序，先进行初始化，设定采样的频率，采样的点数，FFT
变换循环的次数。
(B)清理输入/输出数据缓冲区，以保证获得正确的采样结果。
(C)判断当前的通道是否有播音存在，有则放弃该通道采样数据，进入到D。
如果没有播音则到(D1)
(D)变换为下一通道，回到(B)重新清理输入/输出数据缓冲区。
(D1)进行A/D采样，
(E)判断是否达到采样点数，如果没有达到，继续回到(C),
(F)如果达到采样点数，进行计算信号的模值，并将这个值累加,继续下一步
(G)判断是否达到FFT变换循环的次数，是则进行下一步，不是则到(B),重新开
始新的FFT变换
(H)计算出循环的平均模值＝累加的模值/循环次数，进行下一步
(I)对照噪声音量表，求出对应的音量值
(J)向对应通道的功率放大器发出改变音量的命令
(K)如果没有完成全部通道则返回到(D1)变换为下一通道，
如果完成全部通道则返回到主程序控制步骤。

Claims (2)

1.一种带有网络接口的多通道噪声检测控制器，它包括有网络接口、功率放大器，其特征是：还包括有噪声检测控制装置，所述的噪声检测控制装置中包括有多个分别由噪声检测器、运算放大器、电阻、电容组成的多个通道电路；一个微处理器和路由器；所述的多个分别由噪声检测器、运算放大器、电阻、电容组成的通道电路中的每个所述通道电路分别各对应所述多台功率放大器中的一台功率放大器；所述每个通道电路的组成是；第三电阻与第二电阻串接后的两端分别连接到工作电源的正端和地端；所述第二电阻与所述第三电阻的连接端和所述地端之间并联一滤波电容，所述的第二电阻与所述第三电阻的连接端接所述运算放大器的正相输入端；所述噪声检测器探头的输出端接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接所述运算放大器的负相输入端；第四电阻与电容并联后的两端分别连接到所述运算放大器的负相输入端和输出端；所述运算放大器的输出端接所述微处理器的A/D变换通道中的对应的所述的一台功率放大器的输入端；所述微处理器的网络接口按照与此所述噪声检测器对应的所述的一台功率放大器IP地址通过所述的网络接口发送到相应的所述的一台功率放大器上。
2.一种基于权利要求1所述的带有网络接口的多通道噪声检测控制器的控制方法，它包括所述多通道噪声检测控制器的主控制步骤，其特征在于：还包括所述噪声检测控制装置中的各个通道的控制步骤，其控制步骤如下：
(A)开始先进行初始化，设定采样的频率，采样的点数，FFT变换循环的次数。
(B)清理输入/输出数据缓冲区，以保证获得正确的采样结果。
(C)判断当前的通道是否有播音存在，有则放弃该通道采样数据，进入到D。
如果没有播音则到(D1)
(D)变换为下一通道，回到(B)重新清理输入/输出数据缓冲区。
(D1)进行A/D采样，
(E)判断是否达到采样点数，如果没有达到，继续回到(C),
(F)如果达到采样点数，进行计算信号的模值，并将这个值累加,继续下一步
(G)判断是否达到FFT变换循环的次数，是则进行下一步，不是则到(B),重新开始新的FFT变换
(H)计算出循环的平均模值＝累加的模值/循环次数，进行下一步
(I)对照噪声音量表，求出对应的音量值
(J)向对应通道的功率放大器发出改变音量的命令
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