CN218006518U - 一种智能教学的红外扩声装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能教学的红外扩声装置，包括：输入设备和输出设备，且输入设备至少可对应一个输出设备传输；输入设备设在教室讲台上，输出设备按照教室的构造分别分布在各个角落，输入设备包括音频输入模块、红外发射模块和调制器，输出设备包括红外接收模块、音频输出模块和解调器，音频输入模块与调制器连接，用于将调制的红外音频信号通过红外发射模块发出，红外收模块与红外发射模块连接，解调器与红外接收模块连接，用于将解调还原的音频信号通过音频输出模块放大输出；通过红外连接进行音频信号传输；使用连接快捷，且红外传输无需对频，相应的声音传输过程中衰减率低无杂音；同时，避免了无线电干扰，对人体无辐射。

Description

一种智能教学的红外扩声装置

技术领域

本实用新型涉及教育教学技术领域，特别是涉及一种智能教学的红外扩声装置。

背景技术

目前市场上的音频设备，多为相同频段的麦克风与配合使用的扩音装置；基于麦克风与扩音装置的连接方式，通常在使用过程中容易受到外界无线电信号的干扰，导致声音传输不清晰，甚至有啸叫或噪音出现；而且长时间使用还会对人体产生辐射，影响人体健康；特别是当此类音频设备应用在教学环境或大型讲演活动中时，比如多个教室内的音频设备同时启用或单个教室的多个音频设备同时启用，就会受到信号干扰影响，导致麦克风与扩音装置对频慢，且声音的传输效果差。

现有技术中也有采用红外传输的设备，但很少有将红外音频传输应用在智能教学中；基于智能教学模式需求，尤其是在讲师教学过程中，受教室空间影响，通常单个红外音频设备不能很好的将声音辐射至教室各个角落；尤其是当面临老、旧教室的改造升级，部分设施不够完善，声音传导效果差，进而导致授课效率低下。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的教室内扩声系统啸叫的缺陷，从而提供一种智能教学的红外扩声装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种智能教学的红外扩声装置，包括：输入设备和输出设备，且所述输入设备至少可对应一个所述输出设备传输；所述输入设备设在教室讲台上，所述输出设备按照教室的构造分别分布在各个角落；

所述输入设备包括音频输入模块、红外发射模块和调制器，

所述输出设备包括红外接收模块、音频输出模块和解调器，

所述调制器与所述音频输入模块连接，用于将音频信号调制为红外音频信号，所述红外发射模块与所述调制器连接，用于将所述红外音频信号发出，所述红外接收模块与所述红外发射模块连接，用于传输所述红外音频信号，

所述解调器与所述红外接收模块连接，用于将所述红外音频信号解调还原为音频信号，所述音频输出模块与所述解调器连接，用于将所述音频信号放大输出。

优选地，所述音频输入模块包括音频单元、第一信号处理单元及预加重电路；

所述第一信号处理单元包括第一滤波电路和第一放大电路；

所述音频单元与所述第一信号处理单元连接，用于对输入所述音频单元的音频信号通过所述第一滤波电路进行滤波处理，并通过所述第一放大电路进行放大处理；

所述预加重电路与所述第一信号处理单元连接，用于将完成滤波和放大后的所述音频信号的高频分量进行补偿；

所述调制器与所述预加重电路连接，用于将完成高频分量补偿的所述音频信号解调至一定频段，并形成红外音频信号；

所述红外发射模块与所述调制器连接，用于对解调至一定频段的所述红外音频信号进行传输。

优选地，所述输入设备还包括波形变换单元，所述波形变换单元与所述调制器连接，用于对解调至一定频段的所述红外音频信号进行波形变换；

所述波形变换单元还与所述红外发射模块连接，用于将完成波形变换的所述红外音频信号通过所述红外发射模块发射进行传输。

优选地，所述输出设备包括第二信号处理单元、功放模块及扬声器；

所述第二信号处理单元包括第二滤波电路和第二放大电路；

所述第二信号处理单元与所述红外接收模块连接，用于将所述红外发射模块传输的所述红外音频信号通过所述第二滤波电路进行滤波处理，并通过所述第二放大电路进行放大处理；

所述解调器与所述第二信号处理单元连接，用于将完成滤波和放大后的所述红外音频信号解调还原成音频信号；

所述功放模块与所述解调器连接，用于解调还原后的所述音频信号进行放大，所述功放模块为型号CH8673E的功放模块；

所述扬声器与所述功放模块连接，用于将所述功放模块接收到的音频信号进行输出。

优选地，所述输出设备还包括第三信号处理单元，

所述第三信号处理单元包括第三滤波电路和第三放大电路；

所述第三信号处理单元分别与所述功放模块和所述解调器连接，用于将所述解调器解调还原的所述音频信号通过所述第三滤波电路再次进行滤波处理，并通过所述第三放大电路进行放大处理后输入所述功放模块。

优选地，所述调制器与所述解调器均为所述红外发射模块和所述红外接收模块专用解调器，

且所述调制器与所述解调器均为型号为TSH511的意法芯片。

优选地，还包主控设备，所述主控设备分别与所述输入设备和所述输出设备连接，

所述主控设备包括型号为MB95F698KPMC的主控芯片。

优选地，所述红外发射模块包括型号为TSH512的意法半导体。

优选地，所述红外接收模块包括型号为BPV22NF的威世半导体；

所述红外接收模块的接收角为±60°，且所述红外接收模块能够进行可见光阻断。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种智能教学的红外扩声装置，通过红外发射模块与红外接收模块连接，用以传输红外音频信号；且红外传输无需对频，使用连接快捷，相应的声音传输过程中衰减率低无杂音；同时避免了无线电干扰及对人体无辐射；且根据教室构造进行布设，使得声音传输能够辐射整个教室，提高授课效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种实施方式中提供的智能教学的红外扩声装置的结构示意图。

图2为图1所示的红外接收装置的电路图。

图3为偏置电阻电路图。

图4为第二信号处理单元电路图。

图5为解调器的解调接收芯片电路图。

附图标记说明：

11、音频单元；12、第一信号处理单元；13、预加重电路；14、调制器；15、波形变换单元；16、红外发射模块；

21、扬声器；22、功放模块；23、第二信号处理单元；24、解调器；25、第三信号处理单元；26、红外接收模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种智能教学的红外扩声装置，如图1所示的，包括：输入设备和输出设备；输入设备用于收录来自外界的音频信号，并将此音频信号调制处理为红外音频信号后传输至输出设备进行解调，解调还原为音频信号后再进行放大后输出；且输入设备至少可对应一个输出设备传输；输入设备设在教室讲台上，输出设备按照教室的构造分别分布在各个角落；进一步的，输入设备包括音频输入模块和红外发射模块16和调制器14，输出设备包括红外接收模块26和音频输出模块和解调器24，其中音频输入模块与调制器14连接，用于将音频信号调制为红外音频信号，红外发射模块16与调制器14连接，用于将红外音频信号发出；红外发射模块16与红外接收模块26连接，用于传输红外音频信号；解调器24与红外接收模块26连接，用于将红外音频信号解调还原为音频信号，音频输出模块与解调器24连接，用于将所述音频信号放大输出。

在使用过程中，输入设备设置在教室的讲台上，根据教室的构造本身的构造，选择一个或多个输出设备，并相应的布设在教室的各个角落；通常输出设备的布设方式为发声侧面朝师生设置；具体的，由音频输入模块供老师在授课时由音频输入模块录入并处理授课讲师的声音，并将此时的声音作为音频信号，由调制器14对此音频信号进行解调处理为红外音频信号；解调完成后通过与调制器14连接的红外发射模块16将红外音频信号发出；通过与红外发射模块16相连接的红外接收模块26将红外音频信号传递至解调器24，再通过解调器24将红外音频信号解调还原为音频信号，最后通过音频输出模块进行放大处理后输出；即在本实施例中，优选红外发射模块16包括型号为TSH512的意法半导体；如图2所示的，红外接收模块26则为具有可见光阻断功能的型号为BPV22NF的威世半导体；值得注意的是，红外接收模块26的接收角为±60°，便于提升红外接收模块26的灵敏度；进一步的，解调器24是指通过数字信号处理技术，将调制在高频数字信号中的低频数字信号进行还原的解调器24。解调器24广泛运用于广播(音频信号)、电视(视频信号)等信息的传输和还原。解调器24一般和调制器14成对使用，调制器14用于将数字信号处理到高频信号上进行传输，而解调器24则将数字信号还原成原始的信号。

本实施例，通过红外来实现语音信息的无线传送，其原理是在发射端用语音信号调制红外音频信号，并在接收端从被调制的红外音频信号中解调出语音信息，将红外线作为传输语音信息的载体；避免了无线电干扰及电磁波对人体的辐射；同时通过红外连接传导红外音频信号，在传输传输过程中衰减率低无杂音，便于提升授课讲师的授课效果；且红外传输无需对频即开即用，使用方便连接快捷，相应的，本装置适用于各类教室，尤其适用于旧教室的改造升级。

具体的，音频输入模块包括音频单元11、第一信号处理单元12、预加重电路13及波形变换单元15；由于人的耳朵可以听到的音频信号的的频率范围为0.02～20kHz，正常人的语音范围为0.3～3.4kHz，高保真音乐范围几乎覆盖人耳能够听到的全部频域；因此，需要依据信号输入的特点设计不同的信号处理单元，同时还需要考虑对工频50Hz的衰减；人的声音由音频单元11输入记录，因而在设计匹配音频单元11的同时，要连接如图3所示的mic偏置电阻；进一步的，第一信号处理单元11包括第一滤波电路和第一放大电路；音频单元11与第一信号处理单元12连接，用于对输入音频单元11的音频信号通过第一滤波电路进行滤波处理，并通过第一放大电路进行放大处理；其中，滤波处理用于抑制或提升防干扰强度，而放大处理用于对输入的音频信号进行放大，避免存在信号盲区；预加重电路13与第一信号处理单元12连接，用于将完成滤波和放大后的所述音频信号的高频分量进行补偿，便于在接收时能够得到比较好的信号波形；随着信号速率的增加，信号在传输过程中受损很大，为了在接收终端能得到比较好的信号波形，就需要对受损的信号进行补偿，预加重技术的思想就是在传输线的始端增强信号的高频成分，以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减；调制器14与预加重电路13连接，用于将完成高频分量补偿的所述音频信号解调至一定频段，并形成新的红外音频信号；红外发射模块16与调制器14连接，用于对解调至一定频段的红外音频信号进行传输。

更为具体的，音频信号由音频单元11输入，通过与音频单元11连接的第一信号处理单元12对输入的音频信号进行滤波处理和放大处理，待音频信号完成滤波处理和放大处理后，由预加重电路13对音频信号的高频分量进行补偿，而后由调制器14对完成高频分量补偿后的音频信号进行调制，将数字信号处理到高频信号上进行传输；在本实施例中，调制器14需将音频信号调制为6MHz频段的红外音频信号，调制完成后通过连接的红外发射模块16进行传输。

具体的，输入设备还包括波形变化单元15，波形变换单元15与调制器14连接，用于将调制至一定频段的红外音频信号进行波形变换；波形变换单元15还与红外发射模块16连接，用于将完成波形变换的红外音频信号通过红外发射模块16发射进行传输；当音频信号通过调制器14调制为红外音频信号后，通过波形变换单元15将红外音频信号为6MHz频段的正弦波转换为具有一定占空比的方波信号，便于红外音频信号传输；即转换完成后通过与波形变换单元15连接的红外发射模块16进行传输。

具体的，输出设备包括解调器24、第二信号处理单元23、功放模块22及扬声器21；第二信号处理单元23包括第二滤波电路和第二放大电路，第二信号处理单元23与红外接收模块26连接，用于将红外发射模块16传输的红外音频信号通过第二滤波电路进行滤波处理，并通过第二放大电路进行放大处理；便于解调器24进行解调；解调器24与第二信号处理单元23连接，用于将完成滤波处理和放大处理的红外音频信号解调还原成音频信号；功放模块22与解调器24连接，用于将解调还原后的音频信号进行放大；且扬声器21与功放模块22连接，用于将功放模块22放大后的音频信号进行输出；如图4所示的，在本实施例中优选地第二信号处理单元23包括型号为S9018的三级管放大器，对音频信号放大处理，为了使放大稳定引入负反馈环路，确保放大电路稳定可靠；且在本装置中载波频率为6MHz，为提高载波的信噪比使用了6MHz的无源带通滤波器，可以极大提高6MHz的载波的SNR，提高接收解调链路灵敏度。

更为具体的，红外发射模块16所传输的红外音频信号，通过红外连接的红外接收模块26传输至输出设备的第二信号处理单元23，由第二信号处理单元23对的第二滤波电路和第二放大电路对接收到的红外音频信号进行滤波处理和放大处理形成适合解调的信号，再由解调器24对红外音频信号进行解调还原成音频信号，将调制在高频数字信号中的低频数字信号进行还原；通过与解调器24相连接的功放模块22将还原的音频信号进行放大，并通过与功放模块22连接的扬声器21将放大后的音频信号输出；在本实施例中优选的功放模块22为型号CH8673E的功放模块22。

具体的，输出设备还包括第三信号处理单元25，第三信号处理单元25包括第三滤波电路和第三放大电路，且第三信号处理单元25分别与功放模块22和解调器24连接，用于将解调器24解调还原后的音频信号通过第三滤波电路再次进行滤波处理，并通过第三放大电路再次进行放大处理后输入功放模块22，以提高音频信号的信噪比；防止功放模块22在进行放大输出时出现噪音或杂音。

如图5所示的，本实施例中所采用的调制器14与解调器24均为型号为TSH511的意法芯片，此芯片为红外调制和解调专用芯片。

具体的，智能教学的红外扩声装置还包主控设备，主控设备分别与输入设备和输出设备连接；用于显示信号连接状态、控制输出设备的音量及监控输入设备的电池电量；即在本实施例中，优选地主控设备包括型号为MB95F698KPMC的主控芯片。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，包括：输入设备和输出设备，且所述输入设备至少可对应一个所述输出设备传输；所述输入设备设在教室讲台上，所述输出设备按照教室的构造分别分布在各个角落；

所述输入设备包括音频输入模块、红外发射模块和调制器，

所述输出设备包括红外接收模块、音频输出模块和解调器，

所述调制器与所述音频输入模块连接，用于将音频信号调制为红外音频信号，所述红外发射模块与所述调制器连接，用于将所述红外音频信号发出，所述红外接收模块与所述红外发射模块连接，用于传输所述红外音频信号，

所述解调器与所述红外接收模块连接，用于将所述红外音频信号解调还原为音频信号，所述音频输出模块与所述解调器连接，用于将所述音频信号放大输出。

2.根据权利要求1所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，所述音频输入模块包括音频单元、第一信号处理单元及预加重电路；

所述第一信号处理单元包括第一滤波电路和第一放大电路；

所述音频单元与所述第一信号处理单元连接，用于对输入所述音频单元的音频信号通过所述第一滤波电路进行滤波处理，并通过所述第一放大电路进行放大处理；

所述预加重电路与所述第一信号处理单元连接，用于将完成滤波和放大后的所述音频信号的高频分量进行补偿；

所述调制器与所述预加重电路连接，用于将完成高频分量补偿的所述音频信号解调至一定频段，并形成红外音频信号；

所述红外发射模块与所述调制器连接，用于对解调至一定频段的所述红外音频信号进行传输。

3.根据权利要求2所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，所述输入设备还包括波形变换单元，所述波形变换单元与所述调制器连接，用于对解调至一定频段的所述红外音频信号进行波形变换；

所述波形变换单元还与所述红外发射模块连接，用于将完成波形变换的所述红外音频信号通过所述红外发射模块发射进行传输。

4.根据权利要求2所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，所述输出设备包括第二信号处理单元、功放模块及扬声器；

所述第二信号处理单元包括第二滤波电路和第二放大电路；

所述第二信号处理单元与所述红外接收模块连接，用于将所述红外发射模块传输的所述红外音频信号通过所述第二滤波电路进行滤波处理，并通过所述第二放大电路进行放大处理；

所述解调器与所述第二信号处理单元连接，用于将完成滤波和放大后的所述红外音频信号解调还原成音频信号；

所述功放模块与所述解调器连接，用于解调还原后的所述音频信号进行放大，所述功放模块为型号CH8673E的功放模块；

所述扬声器与所述功放模块连接，用于将所述功放模块接收到的音频信号进行输出。

5.根据权利要求4所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，所述输出设备还包括第三信号处理单元，

所述第三信号处理单元包括第三滤波电路和第三放大电路；

所述第三信号处理单元分别与所述功放模块和所述解调器连接，用于将所述解调器解调还原的所述音频信号通过所述第三滤波电路再次进行滤波处理，并通过所述第三放大电路进行放大处理后输入所述功放模块。

6.根据权利要求1所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，所述调制器与所述解调器均为所述红外发射模块和所述红外接收模块专用解调器，

且所述调制器与所述解调器均为型号为TSH511的意法芯片。

7.根据权利要求1所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，还包主控设备，所述主控设备分别与所述输入设备和所述输出设备连接，

所述主控设备包括型号为MB95F698KPMC的主控芯片。

8.根据权利要求1所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，所述红外发射模块包括型号为TSH512的意法半导体。

9.根据权利要求1所述的一种智能教学的红外扩声装置，其特征在于，所述红外接收模块包括型号为BPV22NF的威世半导体；

所述红外接收模块的接收角为±60°，且所述红外接收模块能够进行可见光阻断。

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