DE202015001656U1

DE202015001656U1 - Device for monitoring a public address system

Info

Publication number: DE202015001656U1
Application number: DE201520001656
Authority: DE
Original assignee: ITEC TONTECHNIK und INDUSTRIEELEKTRONIK GmbH
Current assignee: ITEC TONTECHNIK und INDUSTRIEELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2015-03-24
Anticipated expiration: 2025-03-05

Abstract

Einrichtung zum Überwachen einer Lautsprecheranlage (1), mit einem Steuermodul (9) und einem Audioverstärker (7), an den, vorzugsweise unter galvanischer Entkopplung, mehrere Lautsprecher (2) angeschlossen sind, denen zumindest zum Teil Überwachungsmodule (5) zugeordnet sind, die jeweils auf ein vom Steuermodul (9) gesendetes Pilotton-Abfragesignal (13) mit einem Antwortsignal antworten, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (9) einen Eingangskreis (9') für den Audioverstärker (7) bildet und diesem am Eingang (6) sowohl ein jeweiliges Audiosignal (10) als auch das zwecks Adressierung modulierte Pilotton-Abfragesignal (13) zuführt, wobei vorzugsweise das Überwachungsmodul (5), das beispielsweise mit einem Mikrocontroller (18) ausgebildet ist, eine zwischen den Lautsprecherleitungen (3, 4) angeordnete Impedanz (23) in Reihe mit einem steuerbaren Schalter (22) zur Erzeugung des Antwortsignals aufweist.Device for monitoring a loudspeaker system (1), with a control module (9) and an audio amplifier (7) to which, preferably with galvanic decoupling, a plurality of loudspeakers (2) are connected, to which at least in part monitoring modules (5) are assigned Responding in each case to a pilot tone interrogation signal (13) sent by the control module (9) with a response signal, characterized in that the control module (9) forms an input circuit (9 ') for the audio amplifier (7) and at the input (6) both a respective audio signal (10) and the purpose of addressing modulated pilot tone interrogation signal (13), preferably wherein the monitoring module (5), which is formed for example with a microcontroller (18), an arranged between the speaker lines (3, 4) impedance (23) in series with a controllable switch (22) for generating the response signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen einer Lautsprecheranlage, wobei zumindest ein Lautsprecher, in der Regel mehrere Lautsprecher, vorhanden ist bzw. sind, dessen bzw. deren Funktion beispielsweise in vorgegebenen Intervallen, insbesondere während des Betriebs, überprüft werden soll.The invention relates to a device for monitoring a loudspeaker system, wherein at least one loudspeaker, usually a plurality of loudspeakers, is or are present, whose or their function is to be checked, for example, at predetermined intervals, in particular during operation.

Mehr im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zum Überwachen einer Lautsprecheranlage mit einem Steuermodul und einem Audioverstärker, an den, vorzugsweise unter galvanischer Entkopplung, mehrere Lautsprecher angeschlossen sind, denen zumindest zum Teil Überwachungsmodule zugeordnet sind, die jeweils auf ein vom Steuermodul gesendetes Pilotton-Abfragesignal mit einem Antwortsignal antworten.More particularly, the invention relates to a device for monitoring a public address system with a control module and an audio amplifier, to which, preferably with galvanic decoupling, several speakers are connected, which at least in part monitoring modules are assigned, each to a sent from the control module pilot tone Query signal with a response signal reply.

Bei derartigen Lautsprecheranlagen oder Beschallungsanlagen (auch „public address”-Anlagen bzw. elektroakustische Anlagen genannt) handelt es sich häufig um fest installierte Anlagen für die Beschallung von Innen- und/oder Außenflächen, zur Beschallung größerer Bereiche oder Gebäudekomplexe, wie z. B. Einkaufszentren, Bahnhöfe, Flughäfen oder Sportstadien. Dabei sind übliche Durchsagen, Musikübertragungen, Werbetexte usw. wiederzugeben; in Not- oder Katastrophenfällen erfolgen jedoch auch lebenswichtige Durchsagen über die Lautsprecher. Es ist insbesondere in letzteren Fällen wichtig, die Lautsprecher auf ihre korrekte Funktion hin zu überprüfen, wobei je nach Verwendungszweck und Verwendungsort unterschiedliche Überwachungs- und Sicherheitsstufen bei einem Betrieb der Anlage zweckmäßig oder sogar vorgeschrieben sein können. Beispielsweise wird für Evakuierungsanlagen eine praktisch kontinuierliche Überwachung der Lautsprecheranlage auf Kurzschluss, Erdschluss und Unterbrechung gefordert; insbesondere werden derartige Überprüfungen in Zeitintervallen von 100 Sekunden verlangt.In such public address systems or public address systems (also called "public address" systems or electro-acoustic systems) are often permanently installed systems for the sound of indoor and / or outdoor areas, for the sound of larger areas or building complexes, such. As shopping centers, railway stations, airports or sports stadiums. In this case, usual announcements, music broadcasts, copywriting etc. should be reproduced; However, in emergencies or disasters, vital announcements are also made through the loudspeakers. It is particularly important in the latter cases to check the speakers for their correct function, depending on the purpose and place of use different levels of surveillance and security during operation of the system may be appropriate or even prescribed. For example, evacuation systems require virtually continuous monitoring of the loudspeaker system for short circuits, earth faults and interruptions; in particular, such checks are required at time intervals of 100 seconds.

Bei den vorerwähnten Lautsprecheranlagen (ELA – elektrische Lautsprecheranlagen) können die Lautsprecherleitungen (Zuleitungen) mit einem Audioverstärker verbunden sein, wobei mitunter große Entfernungen bzw. Leitungslängen gegeben sein können. Bei derartigen großflächigen Anlagen wird daher üblicherweise die sogenannte 100 V-Technik für die Signalübertragung verwendet. Bei dieser Art der Übertragung ist die Lautsprecherleitung in der Regel über Transformatoren galvanisch von den Verstärkern und von den Lautsprechern getrennt, wobei das Ausgangssignal auf bis zu 100 V transformiert wird, um bei den gegebenen großen Entfernungen eine qualitativ gute Signalübertragung und geringe Leitungsverluste sicherzustellen.In the aforementioned loudspeaker systems (ELA - electrical speaker systems), the speaker lines (leads) can be connected to an audio amplifier, which can sometimes be given large distances or cable lengths. In such large-scale systems, therefore, the so-called 100 V technology is usually used for signal transmission. In this type of transmission, the loudspeaker line is usually galvanically isolated from the amplifiers and from the loudspeakers via transformers, with the output signal being transformed up to 100V to ensure good quality signal transmission and low line losses at the given large distances.

Aus der WO 2006/050754 A2 ist ein Lautsprechersystem bekannt, bei dem mehrere Lautsprecher zum Teil in Reihe, zum Teil parallel an ein Paar Lautsprecherleitungen angeschlossen sind. Zumindest einigen dieser Lautsprecher sind Überwachungsmodule zugeordnet, um den jeweils zugehörigen Lautsprecher zu überwachen und gegebenenfalls zu einem zentralen Steuermodul auf Aufforderung eine entsprechende Nachricht zu übermitteln. Von einem Steuermodul wird dabei jeweils zur Abfrage ein Signal im nicht hörbaren Frequenzbereich, z. B. mit einer Frequenz von 75 kHz, ausgesendet, welches dem normalen Audiosignal auf den Lautsprecherleitungen überlagert wird. Zusätzlich wird ein eigener 20 kHz-Pilotton gesendet, um die Überwachungsmodule mit Energie zu versorgen. Damit verbunden ist ein hoher baulicher Aufwand, wobei insbesondere auch von Nachteil ist, dass zusätzlich zur Ansteuerung, d. h. Audiosignal-Versorgung, der Lautsprecheranlage über einen Audioverstärker samt nachgeschaltetem Transformator ein eigenes Modul, das Steuermodul, vorgesehen ist, das direkt an die Lautsprecherleitungen angeschaltet ist, wobei sich möglicherweise bei langen Lautsprecherleitungen Probleme bei der Übertragung der vorgenannten Frequenzen als Abfragesignale und Energieversorgungssignale ergeben können.From the WO 2006/050754 A2 a speaker system is known in which a plurality of loudspeakers are connected in part in series, partly in parallel to a pair of loudspeaker lines. At least some of these speakers are associated with monitoring modules to monitor the respective associated speakers and optionally to a central control module on request to send a message. From a control module is in each case to query a signal in the non-audible frequency range, eg. B. at a frequency of 75 kHz, which is superimposed on the normal audio signal on the speaker lines. In addition, a separate 20 kHz pilot tone is sent to power the monitoring modules. This is associated with a high construction cost, in particular also has the disadvantage that in addition to the control, ie audio signal supply, the public address system via an audio amplifier and downstream transformer own module, the control module is provided, which is connected directly to the speaker lines , which may possibly result in long loudspeaker lines problems in the transmission of the aforementioned frequencies as interrogation signals and power supply signals.

Für eine einfache Überwachung wurde in der EP 2 381 703 A vorgeschlagen, eine vergleichsweise hohe Frequenz von beispielsweise 20 kHz vom Steuermodul zu den jeweiligen Überwachungsmodulen zu übertragen. Die Überwachungsmodule beinhalten jeweils eine Impedanz, die zwischen einer der Lautsprecherleitungen und einer Bezugsmasse mithilfe eines Schalters an- und weggeschaltet werden kann. Auf diese Weise wird dem zentralen Steuermodul eine entsprechende Nachricht hinsichtlich Funktion des zugehörigen Lautsprechers übermittelt. In ähnlicher Weise wird vom Steuermodul zur Abfrage mit entsprechender Adressierung eine Impedanz zwischen der einen Lautsprecherleitung und der Bezugsmasse gesteuert geschaltet. Auch hier ist ein gesondertes Steuermodul mit den Lautsprecherleitungen verbunden.For easy monitoring was in the EP 2 381 703 A proposed to transmit a comparatively high frequency of, for example, 20 kHz from the control module to the respective monitoring modules. The monitor modules each include an impedance that can be switched on and off between one of the speaker lines and a reference ground using a switch. In this way, the central control module receives a corresponding message regarding the function of the associated loudspeaker. Similarly, the impedance control interrogation module switches an impedance between the one loudspeaker line and the reference ground. Again, a separate control module is connected to the speaker lines.

Ein Problem bei zum Teil großen Lautsprecheranlagen, mit einer großen Anzahl von Lautsprechern auf einer Linie, liegt darin, dass eine einzelne Überwachung der Lautsprecher gefordert wird, wobei die Überwachung den normalen Betrieb der Anlage nicht stören soll, sodass keine hörbaren Störsignale erzeugt werden dürfen.A problem with some large speaker systems, with a large number of speakers in a line, is that a single monitoring of the speakers is required, the monitoring should not interfere with the normal operation of the system, so that no audible noise may be generated.

Aus der KR 2013-0087809 A ist ein Lautsprecher-Diagnosesystem bekannt, bei dem in einer Sammeleinheit Diagnoseergebnisse betreffend im System enthaltene Lautsprecher gesammelt und zu einem Controller zwecks Analyse übertragen werden. In der US 2004/0165732 A1 ist ein Lautsprechersystem mit selektiver Ansteuerung von Lautsprechern beschrieben, denen individuelle Adressen zugeordnet sind. Über eine eigene Prüfleitung zusätzlich zu einer Audioleitung können die Lautsprecher mittels einer Kontrolleinheit auf den Empfang von Audiosignalen abgefragt werden. Die JP H10136493 A offenbart eine Prüfeinrichtung für eine Lautsprecherlinie, bei der die Lautsprecher auf einen Spannungsabfall zufolge einer Störung an der zugehörigen Impedanz überwacht werden, wobei ein eigener Prüftransformator mit Detektorkreis vorgesehen ist. Auch in der AT 504297 A1 ist eine Impedanz-Ermittlung zur Überwachung von Beschallungsanlagen beschrieben, wobei eine Fouriertransformation der Messsignale vorgesehen ist. Aus der US 2006/0182288 A1 ist ein Lautsprechersystem mit einem eigenen Testsignalkreis bekannt, bei dem jeder Lautsprechereinheit ein eigener Sensor zugeordnet ist, der seine Testergebnisse an eine zentrale Abfragestation übermittelt. In der US 2013/0089210 A1 ist schließlich ein Modulsystem geoffenbart, bei dem ein mit individuellen Adressen kodiertes Testsignal zur Ermittlung von eventuellen Fehlern an Lautsprechern ausgesendet und die jeweilige Antwort in einer Komparatorschaltung ausgewertet wird.From the KR 2013-0087809 A For example, a loudspeaker diagnostic system is known in which diagnostic results relating to speakers included in the system are collected in a collection unit and transmitted to a controller for analysis. In the US 2004/0165732 A1 is a Speaker system with selective control of speakers are assigned to which individual addresses are assigned. Via a separate test line in addition to an audio line, the loudspeakers can be interrogated by means of a control unit for the reception of audio signals. The JP H10136493 A discloses a loudspeaker line tester in which the loudspeakers are monitored for a voltage drop due to a disturbance in the associated impedance, with a dedicated test transformer having a test circuit. Also in the AT 504297 A1 an impedance detection for monitoring of public address systems is described, wherein a Fourier transformation of the measurement signals is provided. From the US 2006/0182288 A1 a loudspeaker system with its own test signal circuit is known, in which each loudspeaker unit is assigned its own sensor which transmits its test results to a central interrogation station. In the US 2013/0089210 A1 Finally, a modular system is disclosed in which a test signal coded with individual addresses is sent out for the purpose of determining possible errors in loudspeakers and the respective response is evaluated in a comparator circuit.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Überwachung einer Lautsprecheranlage vorzusehen, wobei nicht nur die Überwachung nicht über die Lautsprecher hörbar wahrzunehmen ist, sondern überdies auch eine Vereinfachung im schaltungstechnischen Aufwand ermöglicht werden soll.It is an object of the invention to provide a device for monitoring a public address system, not only the monitoring is not audible via the speakers, but also a simplification in circuit complexity is to be made possible.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung eine Einrichtung zum Überwachen einer Lautsprecheranlage wie im unabhängigen Anspruch definiert vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.To achieve the object, the invention provides a device for monitoring a public address system as defined in the independent claim. Advantageous embodiments and further developments are specified in the dependent claims.

Bei der vorliegenden Technik ist somit vorgesehen, dass zur Abfrage der einzelnen Lautsprecher bzw. genauer von deren Überwachungsmodulen Abfragesignale erzeugt werden, die ausschließlich über die Modulation des Pilottons adressiert werden. Weiters ist zur Vereinfachung der Schaltung sowie auch zur Verbesserung der Übertragung der Abfragesignale vorgesehen, dass letztere ebenso wie die Audiosignale über den Audioverstärker eingespeist, d. h. den Lautsprechern zugeführt werden. Die Überwachungsmodule, die den einzelnen Lautsprechern zugeordnet sind, werden damit beispielsweise schrittweise der Reihe nach abgefragt. Je nach Adresse geben sie sodann einzeln – unmodulierte – Antwortsignale bzw. Bestätigungssignale ab, die zum Sender, d. h. zum Steuermodul, zurückgesendet werden. Bei dieser Art von Kommunikation ist es auf einfache Weise möglich, eine unhörbare, fehlersichere Überwachung der einzelnen Module zu erzielen. Die Antwortsignale werden dabei bevorzugt durch bloßes Schalten einer Impedanz direkt zwischen den beiden Lautsprecherleitungen erzeugt, wobei die durch die Impedanz gegebenen Signale vom Steuermodul erfasst und dem jeweiligen Überwachungsmodul bzw. Lautsprecher zugeordnet werden können.In the present technique, it is thus provided that interrogation signals which are addressed exclusively via the modulation of the pilot tone are generated in order to interrogate the individual loudspeakers or, more precisely, their monitoring modules. Furthermore, in order to simplify the circuit as well as to improve the transmission of the interrogation signals, it is provided that the latter as well as the audio signals are fed in via the audio amplifier, i. H. supplied to the speakers. The monitoring modules that are assigned to the individual loudspeakers are thus queried step-by-step, for example. Depending on the address, they then send out individually - unmodulated - response signals or acknowledgment signals which are sent to the sender, i. H. to the control module. In this type of communication, it is easily possible to achieve an inaudible, fail-safe monitoring of the individual modules. The response signals are preferably generated by merely switching an impedance directly between the two loudspeaker lines, wherein the signals given by the impedance can be detected by the control module and assigned to the respective monitoring module or loudspeaker.

In entsprechender Weise bildet somit das Steuermodul einen Eingangskreis für den Audioverstärker und für die Pilotton-Einspeisung, wobei dem Audioverstärker eingangsseitig sowohl das jeweilige Audiosignal als auch das zwecks Adressierung modulierte Pilotton-Abfragesignal zugeführt wird; das Überwachungsmodul, das beispielsweise mit einem Mikroprozessor ausgebildet ist, weist weiters vorzugsweise eine direkt zwischen den Lautsprecherleitungen angeordnete Impedanz auf, die in Reihe mit einem steuerbaren Schalter zum Anschalten und Wegschalten der Impedanz zwischen den zwei Lautsprecherleitungen, zwecks Erzeugung des Antwortsignals, angeordnet ist.In a corresponding manner, the control module thus forms an input circuit for the audio amplifier and for the pilot tone feed, wherein the audio amplifier on the input side both the respective audio signal and the purpose of addressing modulated pilot tone interrogation signal is fed; the monitoring module, which is formed for example with a microprocessor, further preferably has an impedance arranged directly between the loudspeaker lines, which is arranged in series with a controllable switch for switching on and off the impedance between the two loudspeaker lines, in order to generate the response signal.

Von besonderen Vorteil ist es erfindungsgemäß, wenn die Pilotton-Abfragesignale mittels CPFSK (CPFSK-continous-phase frequency-shift keying – kontinuierliche Phasen-Frequenzumtastung) moduliert werden, um Adressen der abzufragenden Lautsprecher zu übertragen, bzw. wenn das Steuermodul einen CPFSK-Modulator zum Aufmodulieren von Adressen auf den Pilotton umfasst.It is particularly advantageous according to the invention if the pilot tone interrogation signals are modulated by means of CPFSK (CPFSK -continuous-phase frequency-shift keying) in order to transmit addresses of the loudspeakers to be interrogated, or if the control module uses a CPFSK modulator for modulating addresses on the pilot tone.

Das bevorzugte CPFSK-Verfahren ist bekanntlich eine Variation des FSK-Verfahrens, also der Frequenzumtastung, das eine spezielle Art der Frequenzmodulation ist. Das Standard-FSK-Verfahren hat jedoch keine kontinuierliche Phase, da die modulierte Wellenform unmittelbar zwischen zwei Frequenzen gewechselt wird. Dies kann zur Folge habe, dass unerwünschte Frequenzanteile im Spektrum entstehen, die sich möglicherweise in Form von hörbaren Störungen bei den Lautsprechern auswirken können. Mit dem bevorzugten CPFSK-Verfahren werden derartige Störungen sicher vermieden, da bei der Umtastung mit kontinuierlicher Phasenlage gearbeitet wird. Es kann beim CPFSK-Verfahren mit nur einer Grundschwingung gearbeitet werden, wobei die Grundschwingung frequenzmäßig, etwa durch Zu- und Wegschalten von frequenzbestimmenden Komponenten, umgeschaltet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Spannungs-gesteuerten Oszillator (VCO – voltage controlled oscillator) zu verwenden und diesen spannungsmäßig anzusteuern. Auch hier wird beim Umschalten kein Phasensprung verursacht, egal bei welcher Phasenlage die Umschaltung erfolgt; die Phasenlage bleibt dadurch kontinuierlich.The preferred CPFSK method is known to be a variation of the FSK method, ie frequency shift keying, which is a special type of frequency modulation. However, the standard FSK method does not have a continuous phase because the modulated waveform is switched directly between two frequencies. This may result in unwanted frequency components in the spectrum, which may possibly be in the form of audible noise in the speakers. With the preferred CPFSK method, such disturbances are reliably avoided since the operation is carried out with a continuous phase position during the key change. It can be worked with the CPFSK method with only one fundamental, wherein the fundamental frequency, for example, by switching on and off of frequency-determining components, is switched. Another possibility is to use a voltage-controlled oscillator (VCO - voltage controlled oscillator) and to control this voltage. Again, no phase shift is caused when switching, no matter what phase the switch is made; the phase position thus remains continuous.

Für die Antworten wird wie erwähnt eine Impedanz zwischen den beiden Lautsprecherleitungen zu- und weggeschaltet. Dadurch entstehen – zufolge der am Eingang erfassten Impedanzänderungen – Strom bzw. Spannungssignale, die im senderseitigen Steuermodul empfangen, ausgewertet und dem jeweiligen Überwachungsmodul bzw. Lautsprecher eindeutig zugeordnet werden können. Eine Kodierung dieser Antwortsignale könnte die Fehlersicherheit des Systems erhöhen, ist jedoch bei der vorliegenden Technologie für eine zuverlässige Auswertung, wie Tests gezeigt haben, nicht notwendig, da die Dekodierung der Adressen in den Überwachungsmodulen sehr stabil ist und bei Vorsehen entsprechender Zeitfenster sichergestellt werden kann, dass keine Überlappungen erfolgen und daher keines der Überwachungsmodule sich falsch zurückmeldet.As mentioned, an impedance between the two loudspeaker lines is switched on and off for the answers. This creates - According to the impedance changes detected at the input - current or voltage signals that are received in the transmitter-side control module, evaluated and the respective monitoring module or speaker can be clearly assigned. Encoding these response signals could increase the reliability of the system, but is not necessary in the present technology for reliable evaluation, as tests have shown, since the decoding of the addresses in the monitoring modules is very stable and can be ensured by providing appropriate time windows, that there are no overlaps and therefore none of the monitoring modules is reporting incorrectly.

Zur CPFSK-Modulation wird der Pilotton zwischen zwei Frequenzen f1 und f2 umgeschaltet. Die konkrete Wahl dieser Frequenzen hängt vom Durchlassbereich bzw. Verstärkungsbereich der verwendeten Audioverstärker ab. Die Frequenzen f1 und f2 werden dermaßen gewählt, dass eine entsprechende Verstärkung auch der Abfragesignale, abgesehen von den Audiosignalen, sichergestellt wird. Andererseits ist bei Verwendung dieser Frequenzen die Erzeugung von hörbaren Tönen in den Lautsprechern zu vermeiden. In Frage kommen aufgrund obiger Kriterien bevorzugt Frequenzen im Bereich f1 > 20 kHz und f2 < 24 kHz, mit f1 < f2.For CPFSK modulation, the pilot tone is switched between two frequencies f1 and f2. The concrete choice of these frequencies depends on the passband or gain range of the audio amplifier used. The frequencies f1 and f2 are chosen so that a corresponding amplification of the interrogation signals, apart from the audio signals, is ensured. On the other hand, when using these frequencies, the generation of audible sounds in the speakers should be avoided. In consideration of the above criteria, frequencies in the range f1> 20 kHz and f2 <24 kHz, with f1 <f2, are preferred.

Wie bereits vorstehend angedeutet ist es erfindungsgemäß von besonderem Vorteil, wenn die Antwortsignale unkodiert innerhalb von durch die jeweiligen Abfragesignale ausgelösten Zeitfenstern übertragen und durch die Adressierung des jeweiligen Abfragesignals dem entsprechenden Lautsprecher zugeordnet werden. Andererseits zeichnet sich eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch aus, dass das Steuermodul ein Messmodul zur Erfassung der Impedanz zwischen den beiden Lautsprecherleitungen, vorzugsweise mit Strom- und Spannungs-Messmitteln sowie Rechenmitteln, aufweist.As already indicated above, it is particularly advantageous according to the invention if the response signals are transmitted uncoded within time windows triggered by the respective interrogation signals and assigned to the corresponding loudspeaker by the addressing of the respective interrogation signal. On the other hand, an advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that the control module has a measuring module for detecting the impedance between the two loudspeaker lines, preferably with current and voltage measuring means and computing means.

Im Einzelnen ist es weiters günstig, wenn die Antwortsignale durch eine im Steuermodul vorgenommene Impedanzmessung, vorzugsweise auf Basis einer Strom-/Spannungs-Messung an den beiden Lautsprecherleitungen, erfasst werden.In detail, it is further favorable if the response signals are detected by an impedance measurement made in the control module, preferably on the basis of a current / voltage measurement on the two loudspeaker lines.

Eine baulich besonders einfache Ausführungsform kann erzielt werden, wenn das Steuermodul durch einen digitalen Signalprozessor gebildet ist.A structurally particularly simple embodiment can be achieved if the control module is formed by a digital signal processor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:The invention will be further elucidated on the basis of preferred embodiments, to which, however, it should not be restricted, and with reference to the drawing. In detail, in the drawing:

1 eine Lautsprecheranlage mit Lautsprechern und teilweise auch mit Überwachungsmodulen sowie mit einem eingangsseitigen Steuermodul, das Teil einer Einrichtung zum überwachen der Lautsprecheranlage ist; 1 a loudspeaker system with loudspeakers and partly also with monitoring modules and with an input-side control module which is part of a device for monitoring the loudspeaker system;

2 in der Art eines Blockschaltbildes einen beispielhaften Aufbau des Steuermoduls gemäß 1; 2 in the manner of a block diagram an exemplary structure of the control module according to 1 ;

3 einen beispielhaften Aufbau eines einem Lautsprecher zugeordneten Überwachungsmoduls in Form eines Blockschaltbildes; und 3 an exemplary structure of a speaker associated monitoring module in the form of a block diagram; and

4 in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf eines Pilottons unter Veranschaulichung eines Umschaltens zwischen zwei Frequenzen, mit Umschaltrampen zur Erzielung einer CPFSK-Modulation. 4 in a diagram, the time course of a pilot tone illustrating a switching between two frequencies, with switching ramps to achieve a CPFSK modulation.

In 1 ist allgemein eine Lautsprecheranlage 1 schematisch dargestellt, die eine Mehrzahl von Lautsprechern 2 aufweist. Diese Lautsprecher 2 sind jeweils an ein Paar Lautsprecherleitungen 3, 4 angeschlossen, wobei die in 1 gezeigte Anlage 1 selbstverständlich in verschiedensten Weisen modifiziert werden kann, z. B. mit zwei zueinander parallelen Serienschaltungen von Lautsprechern 2, ebenso wie die Zuordnung von Überwachungsmodulen 5 zu einigen der Lautsprecher 2, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, allen Lautsprechern 2 derartige Überwachungsmodule 5 zuzuordnen.In 1 is generally a public address system 1 shown schematically, the plurality of speakers 2 having. These speakers 2 are each connected to a pair of speaker lines 3 . 4 connected, the in 1 shown attachment 1 Of course, can be modified in various ways, for. B. with two parallel series circuits of speakers 2 as well as the assignment of monitoring modules 5 to some of the speakers 2 , in particular, may be provided to all speakers 2 such monitoring modules 5 assigned.

Diese Überwachungsmodule 5 werden beispielhaft nachfolgend anhand der Ausführungsform gemäß 3 noch näher erläutert werden; es sei hier nur noch erwähnt, dass diese Überwachungsmodule auch grundsätzlich häufig als End-Of-Line(EOL)-Module bezeichnet werden, also als Leitungsende- bzw. Linienende-Module, wobei man auch von Lautsprecherlinien spricht, die bei der Lautsprecheranlage 1 von 1 vorgesehen sind.These monitoring modules 5 are exemplified below with reference to the embodiment according to 3 will be explained in more detail; It should be mentioned here only that these monitoring modules are also generally referred to as end-of-line (EOL) modules, so as line end or line end modules, which also speaks of speaker lines that in the public address system 1 from 1 are provided.

Eingangsseitig weist die Lautsprecheranlage 1 gemäß 1 einen Versorgungskreis mit einem einen Eingang 6 aufweisenden Audioverstärker 7 auf, an dessen Ausgang die Lautsprecher 2 über einen Transformator 8 angeschlossen sind, um so eine galvanische Entkopplung vorzusehen. Weiters ist mit dem Eingang des Audioverstärkers 7 ein Steuermodul 9 verbunden, das zugleich einen Eingangskreis 9' für den Audioverstärker 7 bildet, um diesem in 1 schematisch bei 10 angedeutete Audiosignale zwecks Verstärkung und Übertragung zu den Lautsprechern 2, für die jeweils gewünschte Wiedergabe, zuzuführen. Dieser Eingangskreis 9' bzw. dieses Steuermodul 9 wird nachfolgend anhand der 2 in einer beispielhaften Ausführung noch näher erläutert werden, wobei vorweggenommen sei, dass dieses Steuermodul 9 bevorzugt durch einen digitalen Signalprozessor (DSP) realisiert wird.On the input side, the loudspeaker system points 1 according to 1 a supply circuit with an input 6 having audio amplifier 7 on, at the output of the speakers 2 over a transformer 8th are connected so as to provide a galvanic decoupling. Further, with the input of the audio amplifier 7 a control module 9 connected, which is also an input circle 9 ' for the audio amplifier 7 forms to this in 1 schematically at 10 indicated audio signals for amplification and transmission to the speakers 2 for each desired playback, supply. This entrance circle 9 ' or this control module 9 is described below on the basis of 2 be explained in more detail in an exemplary embodiment, it being anticipated that this control module 9 is preferably realized by a digital signal processor (DSP).

Das Steuermodul 9 bildet zugleich ein wesentliches Element der Einrichtung zum Überwachen der Lautsprecher 2, und es ist demgemäß mit der Lautsprecheranordnung 1 verbunden, wobei, wie in 1 und 2 schematisch dargestellt, eine Spannungsmessung sowie eine Strommessung an den Lautsprecherleitungen 3, 4 vorgenommen wird. Vorzugsweise erfolgt diese Spannungs- und Strommessung, wie nachfolgend anhand der 2 näher erläutert werden wird, innerhalb des DSP-Steuermoduls 9, und diese Strom- bzw. Spannungsmessung dient zur Erfassung der Impedanz zwischen den (jeweiligen) Lautsprecherleitungen 3, 4.The control module 9 at the same time forms an essential element of the device for monitoring the speakers 2 , and it is accordingly with the speaker assembly 1 connected, where, as in 1 and 2 schematically illustrated, a voltage measurement and a current measurement on the speaker lines 3 . 4 is made. Preferably, this voltage and current measurement, as follows with reference to 2 will be explained in more detail within the DSP control module 9 , and this current or voltage measurement is used to detect the impedance between the (respective) loudspeaker lines 3 . 4 ,

Zur Überwachung der Lautsprecheranlage 1 erzeugt das Steuermodul 9 in an sich bekannter Weise einen Pilotton. Dieser Pilotton wird jedoch ebenso wie das jeweilige Audiosignal 10 dem Audioverstärker 7 am Eingang 6 zugeführt, sodass keine gesonderte Steuerkreis-Anordnung mit Pilotton-Zufuhr zu den Lautsprecherleitungen 3, 4, parallel zur Speiseschaltung für den Audioverstärker 7 vorliegt, sondern stattdessen eine vereinheitlichte, gemeinsame Signalzufuhr durch das gemeinsame Steuermodul 9 erfolgt. Der Pilotton wird dabei so gewählt, dass er im Verstärkungs- bzw. Durchlassbereich des Audioverstärkers 7 liegt; dies hat den zusätzlichen Vorteil einer Verstärkung auch des Pilottons, was im Hinblick auf die oft mehrere 100 m und mehr langen Lautsprecherleitungen 3, 4 günstig ist.To monitor the loudspeaker system 1 generates the control module 9 in a known manner a pilot tone. However, this pilot tone will as well as the respective audio signal 10 the audio amplifier 7 at the entrance 6 supplied, so no separate control circuit arrangement with pilot tone supply to the speaker lines 3 . 4 , parallel to the power supply for the audio amplifier 7 instead, a unified, common signal supply by the common control module instead 9 he follows. The pilot tone is chosen so that it in the gain or passband of the audio amplifier 7 lies; this has the additional advantage of also amplifying the pilot tone, which is in view of the often several 100 m and more long speaker cables 3 . 4 is cheap.

In 2 ist ein beispielhafter Aufbau des Steuermoduls 9 gezeigt. Dabei ist ersichtlich, dass das jeweilige Audiosignal 10 über eine etwaige Signalkonditionierschaltung 11 und einen Schnittstellenkreis 12 an dem in 2 nicht näher gezeigten Audioverstärker 7 zugeführt wird. Über denselben Schnittstellenkreis 12 wird auch der spezielle Pilotton 13 dem Audioverstärker 7 zugeführt, wobei die beiden Signale 10 und 13 auf dieselbe Leitung zum Eingang 6 eingespeist werden, vgl. auch 1.In 2 is an exemplary structure of the control module 9 shown. It can be seen that the respective audio signal 10 via any signal conditioning circuit 11 and an interface circle 12 at the in 2 not shown in detail audio amplifier 7 is supplied. Via the same interface circuit 12 also becomes the special pilot tone 13 the audio amplifier 7 fed, the two signals 10 and 13 on the same line to the entrance 6 be fed, see. also 1 ,

Der Pilotton 13 liegt außerhalb der hörbaren Frequenzen, und er dient als Abfragesignal der Überwachungseinrichtung, das an die jeweiligen EOL-Module (Überwachungsmodule) 5 mit entsprechender Adressierung gerichtet wird. Die Überwachungsmodule 5 antworten daraufhin mit einem jeweiligen Antwortsignal, dessen Erzeugung nachfolgend anhand der 3 noch näher erläutert werden wird.The pilot tone 13 is outside the audible frequencies and serves as the interrogator's interrogation signal to the respective EOL modules (monitoring modules) 5 directed with appropriate addressing. The monitoring modules 5 then respond with a respective response signal, the generation of which based on the 3 will be explained in more detail.

Die Adressierung der jeweiligen Lautsprecher 2 erfolgt ausschließlich über eine Modulation des Pilottons 13, und zwar mit besonderem Vorteil mithilfe eines CPFSK-Verfahrens, das grundsätzlich im Diagramm gemäß 4 veranschaulicht ist.The addressing of the respective speakers 2 takes place exclusively via a modulation of the pilot tone 13 , and with particular advantage using a CPFSK method, which is basically in the diagram according to 4 is illustrated.

Im Einzelnen erzeugt gemäß 2 ein Oszillator 14 eine Frequenz f; in einem CPFSK-Modulator 15 erfolgt ein Hin- und Herschalten zwischen zwei Frequenzen f1, f2 (s. 4) mit jeweiligen Umschaltrampen, um so eine kontinuierliche Phasenlage zu sichern und Phasensprünge zu vermeiden. Mithilfe dieser CPFSK-Modulation werden dem Pilotton die Adressen der einzelnen Lautsprecher 2 aufmoduliert, wobei die Adressen einem Adressenspeicher 16 entnommen werden können.Specifically generated according to 2 an oscillator 14 a frequency f; in a CPFSK modulator 15 there is a toggling between two frequencies f1, f2 (s. 4 ) with respective changeover ramps, so as to ensure a continuous phase position and to avoid phase jumps. Using this CPFSK modulation, the pilot tone becomes the address of each speaker 2 modulated, the addresses an address memory 16 can be removed.

Bevor nun der restliche Teil der Ausführungsform gemäß 2 erläutert wird, soll die jeweilige Antwortsignal-Erzeugung im adressierten Lautsprecher-Überwachungsmodul 5 anhand des Beispiels gemäß 3 erläutert werden.Before now the remaining part of the embodiment according to 2 is explained is the respective response signal generation in the addressed speaker monitoring module 5 based on the example according to 3 be explained.

Das Überwachungsmodul 5 gemäß 3 (bzw. jedes Überwachungsmodul 5 der Lautsprecheranordnung 1 gemäß 1) enthält eine in 3 ganz schematisch herausgezeichnete Adressierung 17; diese Adressierung 17 wird für jedes Überwachungsmodul 5 und den zugehörigen Lautsprecher 2 in einmaliger Weise eingestellt. Bei einem Empfang eines entsprechenden Pilotton-Abfragesignals, das über die Lautsprecherleitungen 3, 4 mit einer Adresse entsprechend der betroffenen Adressierung 17 übertragen wird, wird dies vom Überwachungsmodul 5, und zwar konkret einem darin enthaltenen Mikroprozessor oder Mikrocontroller 18, festgestellt. Dieser Mikrocontroller 18 ist beispielsweise über eine Signalvorverarbeitungseinheit 19 an die Lautsprecherleitung 3 angeschlossen, und das empfangene Signal wird im Mikrocontroller 18 in einem Analog-/Digital-Konvertermodul 20 digitalisiert. Der Mikrocontroller 18 erkennt dann durch einen Vergleich der empfangenen Adresse mit der ihm individuell zugeordneten Adressierung 17, ob die Anfrage für das betreffende Überwachungsmodul 5, mit dem zugehörigen Lautsprecher 2, vorgesehen ist oder nicht. Diese Überprüfung kann optional auch mit dem Status einer Auswertelogik verknüpft werden, um eine akustische Überwachung des Lautsprechers zu realisieren. Wenn eine Antwort aufgrund dieser Überwachung (Übereinstimmung zwischen empfangener Adresse und individueller Adressierung 17 bzw. akustische Überwachung liefert keinen Fehler) gesendet werden soll, wird über einen Treiber 21 ein (elektronischer) Schalter 22, z. B. ein FET, angesteuert, um eine Impedanz 23 (mit einem Lastwiderstandswert Z_L) zwischen den Lautsprecherleitungen 3, 4, gegebenenfalls zyklisch, mit einer entsprechend hohen Frequenz, die über die Lautsprecher 2 nicht hörbar ist, zu schalten. Dadurch wird – zyklisch – ein Lastwiderstand, d. h. die Impedanz zwischen den Lautsprecherleitungen 3 und 4, lokal im Bereich des zugehörigen Lautsprechers verändert, und dies kann eingangsseitig vom Steuermodul 9 erfasst werden. Dabei ergibt sich durch das Zu- und Wegschalten der Impedanz 23 automatisch auch eine direkte Überprüfung der Lautsprecherschaltung, d. h. eine Überprüfung dahingehend, ob im betreffenden Lautsprecherbereich ein Kurzschluss, ein Schluss zur Erde oder eine Unterbrechung vorliegt, oder ob der Lautsprecher 2 ordnungsgemäß arbeitet.The monitoring module 5 according to 3 (or each monitoring module 5 the speaker assembly 1 according to 1 ) contains an in 3 quite schematically drawn addressing 17 ; this addressing 17 becomes for each monitoring module 5 and the associated speaker 2 set in a unique way. Upon receipt of a corresponding pilot tone interrogation signal via the loudspeaker lines 3 . 4 with an address corresponding to the addressing involved 17 is transmitted by the monitoring module 5 , specifically a microprocessor or microcontroller contained therein 18 , detected. This microcontroller 18 is for example via a signal preprocessing unit 19 to the speaker line 3 connected, and the received signal is in the microcontroller 18 in an analog / digital converter module 20 digitized. The microcontroller 18 then recognizes by comparing the received address with its individually assigned addressing 17 whether the request for the relevant monitoring module 5 , with the associated speaker 2 , is provided or not. This check can optionally also be linked to the status of an evaluation logic in order to realize an acoustic monitoring of the loudspeaker. If an answer due to this monitoring (match between received address and individual addressing 17 or acoustic monitoring does not provide an error) to be sent is via a driver 21 an (electronic) switch 22 , z. As a FET, driven to an impedance 23 (with a load resistance value Z _L ) between the loudspeaker lines 3 . 4 , optionally cyclically, at a correspondingly high frequency, via the loudspeakers 2 not audible to switch. This will - cyclically - a load resistance, ie the impedance between the speaker lines 3 and 4 , locally changed in the area of the associated loudspeaker, and this can be done on the input side by the control module 9 be recorded. This results from the connection and disconnection of the impedance 23 automatically also a direct Checking the loudspeaker circuit, ie a check as to whether there is a short circuit, an earth connection or an interruption in the relevant loudspeaker area, or whether the loudspeaker 2 works properly.

Zur Spannungsversorgung des Mikrocontrollers 18 dient ein Gleichrichter 24 mit eventuellem Gleichspannungswandler, wie dies an sich bekannt ist, wobei über diesen Wandler aus dem Pilotton die erforderliche Gleichspannung für den Mikrocontroller 18 hergeleitet wird. Diese Form der Spannungsversorgung für den Mikrocontroller 18 ist an sich bekannt und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden.To power the microcontroller 18 serves a rectifier 24 with a possible DC-DC converter, as is known per se, wherein the required DC voltage for the microcontroller via this converter from the pilot tone 18 is derived. This form of power supply for the microcontroller 18 is known per se and need not be explained further here.

Das Antwortsignal des jeweiligen Überwachungsmoduls 5 als positive Rückbestätigung kann somit in einfachster Form generiert werden als Folge der Erkennung des Pilottons. Jedoch kann das EOL-Modul 5 auch mit einer optionalen Erkennungshardware ausgestattet sein, die nur bei erfolgreicher Pegelmessung über ein Messmikrofon 25 eine Rückbestätigung auslöst.The response signal of the respective monitoring module 5 as a positive acknowledgment can thus be generated in the simplest form as a result of the detection of the pilot tone. However, the EOL module can 5 also be equipped with an optional detection hardware, which only with successful level measurement via a measuring microphone 25 will trigger a reconfirmation.

Wie erwähnt wird das Zu- und Wegschalten der Impedanz 23 eingangsseitig, im Steuermodul 9, mithilfe einer Strom-/Spannungsmessung erkannt. Aus 2 nun ersichtlich, dass ein entsprechendes Messmodul 26 im Steuermodul 9 enthalten ist, welches mit Strommessmitteln 27 und Spannungsmessmitteln 28 sowie mit Rechenmitteln 29 zur Ermittlung der Impedanz durch Quotientenbildung ausgebildet ist. Der erhaltene Widerstandswert Z (der wie erwähnt durch das Zu- und Wegschalten der Impedanz 23, mit dem Wert Z_L, beeinflusst wird) wird sodann einer Auswerteinheit 30 innerhalb des Steuermoduls 9 zugeführt, der zugleich vom Modulator 15 die jeweilige abgegebene Adresse zugeführt wird, sodass für die jeweilige Adresse der Zustand des gerade überprüften Lautsprechers 2 schließlich an einem Ausgangskreis 31, wie etwa einem Display, angezeigt werden kann.As mentioned, the switching on and off of the impedance 23 on the input side, in the control module 9 , detected by means of a current / voltage measurement. Out 2 now it can be seen that a corresponding measuring module 26 in the control module 9 which is included with current measuring means 27 and voltage measuring means 28 as well as with calculating means 29 designed to determine the impedance by quotient formation. The obtained resistance value Z (as mentioned by the switching on and off of the impedance 23 , with the value Z _L , is influenced) is then an evaluation unit 30 within the control module 9 fed, the same time from the modulator 15 the respective delivered address is supplied, so that for the respective address of the state of the currently checked speaker 2 finally at an exit circle 31 , such as a display, can be displayed.

Wenngleich die einzelnen Funktionen innerhalb des Steuermoduls 9 vorstehend anhand von individuellen Komponenten oder Schaltkreisen 11 bis 16 sowie 26 bis 30 erläutert wurden, sollte doch klar sein, dass im Fall eines digitalen Signalprozessors als Steuermodul 9 diese einzelnen Funktionen durch entsprechende Programmierung des Signalprozessors realisiert werden können.Although the individual functions within the control module 9 above based on individual components or circuits 11 to 16 such as 26 to 30 should be clear that in the case of a digital signal processor as a control module 9 these individual functions can be realized by appropriate programming of the signal processor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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KR 2013-0087809 A [0008]
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US 2013/0089210 A1 [0008]

Claims

Device for monitoring a public address system ( 1 ), with a control module ( 9 ) and an audio amplifier ( 7 ), to which, preferably with galvanic decoupling, several loudspeakers ( 2 ), to which at least in part monitoring modules ( 5 ), which are each assigned to one of the control module ( 9 ) transmitted pilot tone interrogation signal ( 13 ) respond with a response signal, characterized in that the control module ( 9 ) an input circuit ( 9 ' ) for the audio amplifier ( 7 ) and this at the entrance ( 6 ) both a respective audio signal ( 10 ) as well as the address-modulated pilot tone interrogation signal ( 13 ), preferably the monitoring module ( 5 ), for example, with a microcontroller ( 18 ), one between the loudspeaker lines ( 3 . 4 ) arranged impedance ( 23 ) in series with a controllable switch ( 22 ) for generating the response signal.

Device according to claim 1, characterized in that the control module ( 9 ) a CPFSK modulator ( 15 ) for modulating addresses on the pilot tone interrogation signal ( 13 ).

Device according to Claim 2, characterized in that the CPFSK modulator ( 15 ) the pilot tone interrogation signal ( 13 ) switches between f1> 20 kHz and f2 <24 kHz, with f1 <f2.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control module ( 9 ) a measuring module ( 26 ) for detecting the impedance between the two loudspeaker lines ( 3 . 4 ), preferably with current and voltage measuring means ( 27 . 28 ) as well as calculating means ( 29 ), having.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control module ( 9 ) is formed by a digital signal processor.