CN115052239A - 一种音频功放扩音检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音频功放扩音检测系统，包括单片机处理器、信号增益控制电路、信号发生器、温度检测电路、通信电路、功率放大器电路和电流检测电路；单片机处理器用于产生控制信号和根据系统的检测信号生成系统参数；信号增益控制电路用于根据输入音频信号和单片机处理器的控制信号对功放进行功率过载保护；信号发生器用于输出测试信号源；温度检测电路用于对系统进行温度检测得到温度传感电压；电流检测电路用于根据信号放大处理后的正弦波信号对功放进行功放功率检测和功放在线检测；通信电路用于对单片机处理器中的系统参数进行远程数据传输。本发明可以实现功放扩音系统的自动检测以及远程监控，可广泛应用于功放系统检测技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及功放系统检测技术领域，尤其是一种音频功放扩音检测系统。
背景技术
在现有的功放扩音系统中，声音信号源进入音频放大器(功放机)接负载(喇叭)，对观众进行声音广播。喇叭一般是放在高处面向准观众。功放机放置在操作者旁边方便操作调节音频参数。声音信号源可以是手机MP3文件，U盘MP3，话筒或是DVD机等其它音频设备。
但是现有技术的功放扩音检测存在以下缺点：
1，整个功放系统搭建一但失败。由于没有自动检测功能，应用者查找问题作废时废力。
2，整个功放扩音系统在应前要人为检测设备，无法做到前期预警。整个应用系统使用者存在被动局面。
3，无法确定功放负载(喇叭)是否在线，无法确定负载阻抗是否正解，如果功放负载短路有可能造成功放机损坏。功放机是否好坏的检测。负载阻抗变化(喇叭连接线时间过长由于金属氧化或松动造成开路现像。长时间工作在大功率下使温度升高，绝缘电阻下降造成的负载阻抗短路现像)。这时有必要检测喇叭负载阻抗的功能。
4，有些整个功放扩音系统的安全措施方面不够完善(如：输入信号过大检测，温度保护，功率过大保护，负载短路保护)。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种音频功放扩音检测系统，可以实现功放扩音系统的自动检测以及远程监控。
本发明实施例提供了一种音频功放扩音检测系统，包括单片机处理器、信号增益控制电路、信号发生器、温度检测电路、通信电路、功率放大器电路和电流检测电路；
所述单片机处理器，用于产生控制信号和根据所述系统的检测信号生成系统参数；
所述信号增益控制电路，用于根据输入音频信号和所述单片机处理器的控制信号对功放进行功率过载保护；
所述信号发生器，用于输出正弦波信号作为测试信号源；
所述温度检测电路，用于对所述系统进行温度检测得到温度传感电压；
所述功率放大器电路，用于对所述信号发生器产生的正弦波信号和所述输入音频信号进行信号放大处理；
所述电流检测电路，用于根据所述信号放大处理后的正弦波信号，对功放进行功放功率检测和功放在线检测；
所述通信电路，用于对所述单片机处理器中的系统参数进行远程数据传输。
可选地，所述单片机处理器，还用于根据引脚21接收的功放电压采用进行负载阻抗检测。
可选地，所述单片机处理器，还用于根据引脚28接收的所述温度检测电路的温度传感电压进行温度保护处理。
可选地，所述温度检测电路为LM35DZ芯片集成电路。
可选地，所述信号增益控制电路包括CD4052芯片、运算放大器U1B以及所述CD4052芯片的第一外围电路；所述CD4052芯片和所述运算放大器U1B用于进行4级信号增益控制；所述CD4052芯片的引脚10与所述单片机处理器的引脚9连接，所述CD4052芯片的引脚9与所述单片机处理器的引脚10连接。
可选地，所述信号发生器包括ICL8038芯片以及所述ICL8038芯片的第二外围电路。
可选地，所述电流检测电路包括ACS758芯片以及所述ACS758芯片的第三外围电路；所述ACS758芯片的引脚4与所述单片机处理器的引脚24连接。
可选地，所述通信电路包括RS232芯片以及所述RS232芯片的第四外围电路；所述RS232芯片的引脚12与所述单片机处理器的引脚4连接，所述RS232芯片的引脚11与所述单片机处理器的引脚5连接；所述RS232芯片与所述单片机处理器进行串口通信获取所述系统参数，并对所述系统参数进行远程数据传输。
可选地，所述系统还包括双联继电器，所述双联继电器的引脚1与所述电流检测电流连接，所述双联继电器的引脚2与功放连接，所述双联继电器的引脚3和引脚7与所述信号发生器连接，所述双联继电器的引脚5与所述信号增益控制电路连接，所述双联继电器的引脚6与所述功率放大器电路连接。
可选地，所述双联继电器的引脚4和引脚8为继电器工作引脚；
其中，当所述双联继电器的引脚6和引脚7相连，引脚2和引脚3相连，所述单片机处理器进行高电平信号控制；
当所述双联继电器的引脚6和引脚5相连，引脚2和引脚1相连，所述单片机处理器进行低电平信号控制。
本发明的有益效果是：本发明实施例包括单片机处理器、信号增益控制电路、信号发生器、温度检测电路、通信电路、功率放大器电路和电流检测电路；所述单片机处理器，用于产生控制信号和根据所述系统的检测信号生成系统参数；所述信号增益控制电路，用于根据输入音频信号和所述单片机处理器的控制信号对功放进行功率过载保护；所述信号发生器，用于输出正弦波信号作为测试信号源；所述温度检测电路，用于对所述系统进行温度检测得到温度传感电压；所述功率放大器电路，用于对所述信号发生器产生的正弦波信号和所述输入音频信号进行信号放大处理；所述电流检测电路，用于根据所述信号放大处理后的正弦波信号，对功放进行功放功率检测和功放在线检测；所述通信电路，用于对所述单片机处理器中的系统参数进行远程数据传输。本发明可以实现功放扩音系统的自动检测以及远程监控。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种音频功放扩音检测系统的整体架构原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种音频功放扩音检测系统的总体电路示意图；
图3为本发明实施例提供的双联继电器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的负载阻抗检测的五种状态示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本发明的保护范围。
另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
本发明实施例提供了一种音频功放扩音检测系统，包括单片机处理器、信号增益控制电路、信号发生器、温度检测电路、通信电路、功率放大器电路和电流检测电路；
所述单片机处理器，用于产生控制信号和根据所述系统的检测信号生成系统参数；
所述信号增益控制电路，用于根据输入音频信号和所述单片机处理器的控制信号对功放进行功率过载保护；
所述信号发生器，用于输出正弦波信号作为测试信号源；
所述温度检测电路，用于对所述系统进行温度检测得到温度传感电压；
所述功率放大器电路，用于对所述信号发生器产生的正弦波信号和所述输入音频信号进行信号放大处理；
所述电流检测电路，用于根据所述信号放大处理后的正弦波信号，对功放进行功放功率检测和功放在线检测；
所述通信电路，用于对所述单片机处理器中的系统参数进行远程数据传输。
可选地，所述单片机处理器，还用于根据引脚21接收的功放电压采用进行负载阻抗检测。
可选地，所述单片机处理器，还用于根据引脚28接收的所述温度检测电路的温度传感电压进行温度保护处理。
可选地，所述温度检测电路为LM35DZ芯片集成电路。
可选地，所述信号增益控制电路包括CD4052芯片、运算放大器U1B以及所述CD4052芯片的第一外围电路；所述CD4052芯片和所述运算放大器U1B用于进行4级信号增益控制；所述CD4052芯片的引脚10与所述单片机处理器的引脚9连接，所述CD4052芯片的引脚9与所述单片机处理器的引脚10连接。
可选地，所述信号发生器包括ICL8038芯片以及所述ICL8038芯片的第二外围电路。
可选地，所述电流检测电路包括ACS758芯片以及所述ACS758芯片的第三外围电路；所述ACS758芯片的引脚4与所述单片机处理器的引脚24连接。
可选地，所述通信电路包括RS232芯片以及所述RS232芯片的第四外围电路；所述RS232芯片的引脚12与所述单片机处理器的引脚4连接，所述RS232芯片的引脚11与所述单片机处理器的引脚5连接；所述RS232芯片与所述单片机处理器进行串口通信获取所述系统参数，并对所述系统参数进行远程数据传输。
可选地，所述系统还包括双联继电器，所述双联继电器的引脚1与所述电流检测电流连接，所述双联继电器的引脚2与功放连接，所述双联继电器的引脚3和引脚7与所述信号发生器连接，所述双联继电器的引脚5与所述信号增益控制电路连接，所述双联继电器的引脚6与所述功率放大器电路连接。
可选地，所述双联继电器的引脚4和引脚8为继电器工作引脚；
其中，当所述双联继电器的引脚6和引脚7相连，引脚2和引脚3相连，所述单片机处理器进行高电平信号控制；
当所述双联继电器的引脚6和引脚5相连，引脚2和引脚1相连，所述单片机处理器进行低电平信号控制。
下面以具体的音频功放扩音检测系统为例，结合附图对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明：
参照图1和图2，其中，结合图3，图中的S1和S2，为一个双联继电器。为了很好的理解电路所以分开画。脚4，脚8为继电器线圈工作引脚5V电压就可以工作，并由单片机控制。
双联继电器工作状态：
常闭状态下脚6和脚7相连。脚2和脚3相连。单片机1(高电平)信号控制。
常开状态下脚6和脚5相连。脚2和脚1相连。单片机0(低电平)信号控制。
具体地，本发明实施例的音频功放扩音检测系统的工作原理为：
1，分为两部分A：是自检测工作模式，B：是正常工作模式。双联继电器开关选择。
2，在自检测工作模式下：双联继电器常闭状态。信号发生器产生一个交流测试信号(正弦波1KHz/1V)到功放后，输出由R31,R34电阻分压后进入单片机ADC采样。通过单片机计算检测功放电路是否好坏。完成功放是否在线检测功能。
3，信号发生器(正弦波1KHz/1V)另一路信号通过R48电阻到喇叭负载阻抗检测电路。R48电阻与负载喇叭形成电阻分压检测功能，通过单片机ADC采样的电压值来确定喇叭负载电阻值，发现负载阻抗不对时通过串口发出报警信号。完成负载开路，短路，阻抗变化检测保护功能。
4，正常工作模式下S1继电器常开状态。用户的音频信号通过U1A运算放大器到达U1B增益调节，后进入功放。功率放大后通过电流传感器U4到达喇叭负载。完成正常的声音广播。
5，温度检测功能：由U6(LM35DZ芯片)，LM35DZ是由National Semiconductor所生产的温度传感器，其输出电压为摄氏温标.是一种输出电压与摄氏温度成正比例的温度传感器。温度传感器所输出的电压由单片机ADC采样得到温度值。如果温度过大可以减小输入信号增益，减小输出功率。完成温度检测,温度保护功能。
6，增益控制：由U5A,U5C是模拟开关CD4052(4选1)芯片，它和U1B运放组成4级信号大小可调的增益级，由芯片的引脚10，引脚9二进制选择用单片机控制。当功放功率过大时减小信号输入，也就是减小了功率。完成功率过大，温度过高，保护功能。
7，信号发生器：U2(ICL8038)是单片集成函数信号发生器是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路。本电路输出一个(正弦波1KHz/1V)有正弦波信号。做为测试信号源。
8，功率放大器电路：采用IR公司的IRS2092芯片是集成了PWM调制器和保护的高压高性能D类音频放大器，工作频率高达800kHz，±100V额定电压是可提供500W输出功率，主要用在家庭影院，立体声系统，通用音频放大器等。IRS2092功放电路设计采用官方网上的电路和PCB设计，可以简单的制作出电路来。
9，电流检测电路：U4(ACS758)是一款增强散热功能、高电流、基于霍尔效应的线性电流传感器，可为交流或直流电流感。典型应用包括负载检测、电机控制和电源、管理和过流故障检测和高压系统中的电流检测，输出电压与交流或直流电流成比例。输出端的电压由单片机ADC采样得到电流值，由于功放电压是已知60V+,60V-。通过计算得出功放功率值。计算公式功率P＝U电压X电流I。
10，喇叭负载阻抗检测：由信号发生器(正弦波1KHz/1V)交流信号源。R48与负载喇叭形成电阻分压检测电路：由单片机ADC采样电压值(P点)。参照图4，以下给出了喇叭阻抗的大概状态；其中，电阻分压计算公式：检测电压＝1V×喇叭电阻/(8欧+喇叭电阻)。
①、图A中由于喇叭分压的作用，单片机采样到的P点电压约为0.33V；
②、图B中由于喇叭开路的作用，单片机采样到的P点电压约为1V；
③、图C中由于喇叭短路的作用，单片机采样到的P点电压约为0V；
④、图D中由于喇叭电阻串联的作用，单片机采样到的P点电压约为0.5V；
⑤、图E中由于喇叭电阻并联的作用，单片机采样到的P点电压约为0.2V。
根据测得的相关电压数值便可以进行喇叭负载阻抗检测。
11，远程监控的电路：是RS232通信组成,与单片机的串口功能引脚相连，用作对外远程数据传输是理想的选择，U16是MAX3232芯片是串口专用芯片。MAX232芯片是美信(MAXIM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。max3232采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232性能，芯片确保在120kbps数据速率，同时保持RS-232输出电平。用来实现与其它外部设备相连。
综上所述，本发明实施例公开了一种音频功放扩音检测系统，本发明的有益效果包括：
1、由于有了自动检测功能，解决了安装使用者的前期大量检查工作。只给系统上电就可以知道当前的状态。
2、由于有了自动检测功能，也不需要太专业人士对系统的塔建。对技术人员方便简单的塔建功放扩音系统。
3、由于有了远程监控的能力，对功放扩音系统的情况不必现场了解。可做到时时监控。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，包括单片机处理器、信号增益控制电路、信号发生器、温度检测电路、通信电路、功率放大器电路和电流检测电路；
所述单片机处理器，用于产生控制信号和根据所述系统的检测信号生成系统参数；
所述信号增益控制电路，用于根据输入音频信号和所述单片机处理器的控制信号对功放进行功率过载保护；
所述信号发生器，用于输出正弦波信号作为测试信号源；
所述温度检测电路，用于对所述系统进行温度检测得到温度传感电压；
所述功率放大器电路，用于对所述信号发生器产生的正弦波信号和所述输入音频信号进行信号放大处理；
所述电流检测电路，用于根据所述信号放大处理后的正弦波信号，对功放进行功放功率检测和功放在线检测；
所述通信电路，用于对所述单片机处理器中的系统参数进行远程数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述单片机处理器，还用于根据引脚21接收的功放电压采用进行负载阻抗检测。
3.根据权利要求1所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述单片机处理器，还用于根据引脚28接收的所述温度检测电路的温度传感电压进行温度保护处理。
4.根据权利要求3所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述温度检测电路为LM35DZ芯片集成电路。
5.根据权利要求1所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述信号增益控制电路包括CD4052芯片、运算放大器U1B以及所述CD4052芯片的第一外围电路；所述CD4052芯片和所述运算放大器U1B用于进行4级信号增益控制；所述CD4052芯片的引脚10与所述单片机处理器的引脚9连接，所述CD4052芯片的引脚9与所述单片机处理器的引脚10连接。
6.根据权利要求1所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述信号发生器包括ICL8038芯片以及所述ICL8038芯片的第二外围电路。
7.根据权利要求1所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述电流检测电路包括ACS758芯片以及所述ACS758芯片的第三外围电路；所述ACS758芯片的引脚4与所述单片机处理器的引脚24连接。
8.根据权利要求5所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述通信电路包括RS232芯片以及所述RS232芯片的第四外围电路；所述RS232芯片的引脚12与所述单片机处理器的引脚4连接，所述RS232芯片的引脚11与所述单片机处理器的引脚5连接；所述RS232芯片与所述单片机处理器进行串口通信获取所述系统参数，并对所述系统参数进行远程数据传输。
9.根据权利要求1所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，还包括双联继电器，所述双联继电器的引脚1与所述电流检测电流连接，所述双联继电器的引脚2与功放连接，所述双联继电器的引脚3和引脚7与所述信号发生器连接，所述双联继电器的引脚5与所述信号增益控制电路连接，所述双联继电器的引脚6与所述功率放大器电路连接。
10.根据权利要求9所述的一种音频功放扩音检测系统，其特征在于，所述双联继电器的引脚4和引脚8为继电器工作引脚；
其中，当所述双联继电器的引脚6和引脚7相连，引脚2和引脚3相连，所述单片机处理器进行高电平信号控制；
当所述双联继电器的引脚6和引脚5相连，引脚2和引脚1相连，所述单片机处理器进行低电平信号控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |