KR101230004B1 - 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템 및 음향 능동 제어방법 - Google Patents

압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템 및 음향 능동 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 스피커의 음향 능동 제어 시스템은 음원입력단자를 구비하고, 상기 음원입력단자를 통해 전달된 음원을 필터링하고 증폭하는 프리앰프와, 상기 프리앰프와 연결되어 상기 프리앰프의 출력신호를 증폭하는 메인앰프와, 상기 프리앰프를 제어하는 마이크로컨트롤러와, 상기 메인앰프와 상기 마이크로컨트롤러에 선택적으로 연결되는 릴레이부 및 상기 릴레이부에 병렬적으로 연결되는 복수 개의 압축 드라이버를 포함하고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 음원의 송출시에는 상기 릴레이부를 상기 메인앰프에 연결하고, 상기 복수 개의 압축 드라이버의 점검시에는 상기 릴레이부를 상기 마이크로컨트롤러에 연결하여 상기 마이크로컨트롤러가 상기 복수 개의 압축 드라이버의 파손 여부를 점검할 수 있도록 제어하여, 압축 드라이버의 파손 여부를 자가 점검하고, 파손된 압축 드라이버의 개수에 비례하여 앰프의 출력을 조절하여 추가적인 압축 드라이버의 파손을 방지하고, 파손된 압축 드라이버를 교체할 수 있도록 한다.

Description

압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템 및 음향 능동 제어방법{Active control system and method for compression driver multi-entry type loudspeaker}
본 발명은 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템 및 음향 능동 제어방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 복수 개의 압축 드라이버를 장착한 혼 방식의 라우드 스피커에 대한 음향 능동 제어 시스템 및 음향 능동 제어방법에 관한 것이다.
혼 방식의 고출력의 라우드 스피커는 민방위 방송, 재난 방송, 대북 방송, 차량에 부착하여 사용하는 이동형 방송 시스템. 시위 진압 등 다양한 분야에서 사용된다.
최근에는 지향성 및 출력을 개선하여 시위 진압 및 해산, 선박에 접근하는 해적 퇴치, 공항 등에서의 조류퇴치, 멧돼지 등 유해 동물 퇴치 등의 특수목적분야에서 사용하기 위한 요구가 높아지고 있다.
이에 압축 드라이버가 장착된 혼을 다수 개 배열하거나, 대형 혼에 다수 개의 압축 드라이버를 연결한 혼 방식의 고출력 라우드 스피커가 사용되기도 한다.
고출력 라우드 스피커는 통상 마이크방송이나 녹음음성방송, 사이렌 등의 신호음 등을 최대 출력을 유지하며 방사하므로, 일반 방송 장비에 비해 압축 드라이버의 파손이 잦은 편이다.
특히 다수 개의 압축 드라이버를 연결한 고출력 라우드 스피커의 경우, 하나의 압축 드라이버가 파손된 채 사용되면 앰프의 출력이 나머지 압축 드라이버에 인가되어 나머지 압축 드라이버가 연속적으로 파손되는 경우가 종종 발생한다.
KR 10-2010-0091006 A
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압축 드라이버의 파손 여부를 자가 점검하고, 파손된 압축 드라이버의 개수에 비례하여 앰프의 출력을 조절하여 시스템을 보호하는 음향 능동 제어시스템 및 음향 능동 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스피커의 음향 능동 제어 시스템은 음원입력단자를 구비하고, 상기 음원입력단자를 통해 전달된 음원을 필터링하고 증폭하는 프리앰프와, 상기 프리앰프와 연결되어 상기 프리앰프의 출력신호를 증폭하는 메인앰프와, 상기 프리앰프를 제어하는 마이크로컨트롤러와, 상기 메인앰프와 상기 마이크로컨트롤러에 선택적으로 연결되는 릴레이부 및 상기 릴레이부에 병렬적으로 연결되는 복수 개의 압축 드라이버를 포함하고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 음원의 송출시에는 상기 릴레이부를 상기 메인앰프에 연결하고, 상기 복수 개의 압축 드라이버의 점검시에는 상기 릴레이부를 상기 마이크로컨트롤러에 연결하여 상기 마이크로컨트롤러가 상기 복수 개의 압축 드라이버의 파손 여부를 점검할 수 있도록 제어한다.
또한 상기 마이크로컨트롤러는 상기 마이크로컨트롤러와 연결되는 상기 릴레이부에 전압을 인가하여 상기 복수 개의 압축 드라이버의 파손여부를 점검할 수 있다.
또한 상기 마이크로컨트롤러는 상기 스피커의 초기 구동 시에 상기 릴레이부를 상기 마이크로컨트롤러에 연결하여 상기 복수 개의 압축 드라이버의 파손 여부를 점검할 수 있다.
또한 상기 프리앰프는 상기 음원입력단자와 연결되는 ADC(analog to digital converter)와, 상기 ADC와 연결되는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부와 연결되는 DAC(digital to analog converter)와, 상기 DAC와 연결되는 감쇠기(attenuator)를 포함할 수 있다.
또한 상기 마이크로컨트롤러는 상기 복수 개의 압축 드라이버 중 일부가 파손된 경우, 상기 감쇠기를 이용해 상기 프리앰프의 상기 출력신호의 최대출력을 감소시킬 수 있다.
또한 상기 마이크로컨트롤러는 파손된 상기 압축 드라이버의 개수에 비례하여 상기 최대출력을 3dB씩 감소시킬 수 있다.
또한 상기 신호 처리부는 신호의 실효값(RMS : root mean square)을 기준으로 상기 신호를 증폭하는 RMS(RMS : root mean square) 증폭기를 구비할 수 있다.
또한 상기 RMS 증폭기는 상기 증폭신호 중 기준 데시벨 이하의 신호는 감쇠시키고, 상기 증폭신호 중 기준 데시벨 이상의 신호는 선형 증폭비보다 크게 증폭킬 수 있다.
또한 상기 신호 처리부는 상기 RMS 증폭기와 연결되고, 상기 RMS 증폭기에 의해 증폭된 RMS 증폭신호 중 소정의 한계치를 넘는 신호를 상기 한계치의 크기로 설정하는 리미터를 더 구비할 수 있다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스피커의 음향 능동 제어방법은 일측이 압축 드라이버에 연결된 릴레이부의 타측이 마이크로컨트롤러에 연결되고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 릴레이부에 병렬로 연결된 복수 개의 상기 압축 드라이버에 일정 전압을 인가하고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 복수 개의 압축 드라이버 중 기준 전압이하로 측정되는 불능 압축 드라이버를 감지한다.
또는 상기 마이크로컨트롤러는 상기 불능 압축 드라이버의 개수에 비례하여, 상기 복수 개의 압축 드라이버가 전기적으로 연결되는 프리앰프의 최대출력을 감소시킬 수 있다.
또는 상기 마이크로컨트롤러는 상기 불능 압축 드라이버의 개수에 비례하여 상기 최대출력을 3dB씩 감소시킬 수 있다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스피커의 음향 능동 제어방법은 음원신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호는 RMS(root mean square)값을 기준으로 RMS 증폭신호로 증폭되고, 상기 RMS 증폭신호 중 소정의 한계치를 넘는 신호는 상기 한계치의 크기로 설정한다.
본 발명에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템 및 음향 능동 제어방법은 압축 드라이버의 파손 여부를 자가 점검하고, 파손된 압축 드라이버의 개수에 비례하여 앰프의 출력을 조절하여 추가적인 압축 드라이버의 파손을 방지하고, 파손된 압축 드라이버를 교체할 수 있도록 한다.
또한 비선형 RMS 증폭을 통해 노이즈를 현저히 줄이고, 낮은 레벨의 신호나 음성의 경우에도 최대 출력으로 송출하면서, 출력의 한계치를 조절하여 메인앰프를 보호할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 압축 드라이버 자가 진단 동작을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 RMS 증폭기의 비선형 증폭곡선을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 리미터에 의한 신호 트리밍처리를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템(100)은 음원(110), 음원(110)과 연결되는 프리앰프(120), 프리앰프(120)와 연결되는 메인앰프(141,142), 프리앰프(120)를 제어하는 마이크로컨트롤러(130), 메인앰프(141,142)와 마이크로컨트롤러(130)에 선택적으로 연결되는 릴레이부(150), 릴레이부(150)와 연결되는 복수 개의 압축 드라이버(160) 및 복수 개의 압축 드라이버(160)와 연결되는 혼 스피커(170)를 포함한다.
음원(110)은 마이크 또는 녹음된 음성이나 경고음 등을 재생하는 음원 재생기 등이 이용될 수 있다.
프리앰프(120)는 음원입력단자를 통해 음원(110)과 연결되는 ADC(analog digital converter)(121)와, ADC(121)와 연결되는 신호처리부(122)와, 신호처리부(122)와 연결되는 DAC(digital analog converter)(123)와, DAC(123)와 연결되는 감쇠기(attenuator)(124)를 구비할 수 있다.
ADC(121)는 음원입력단자를 통해 입력되는 음원(110)의 연속적인 아날로그 신호를 부호화된 디지털 신호로 변환한다.
ADC(121)와 연결되는 신호처리부(122)는 ADC(121)에 의해 변환된 디지털 신호를 입력받아 디지털 신호를 필터링하고 증폭한다.
신호처리부(122)는 신호의 실효값(root mean square)을 기준으로 신호를 증폭하는 RMS 증폭기(122a)와 RMS 증폭기(122a)에 의해 증폭된 신호에서 소정의 한계신호를 넘는 신호를 트리밍 처리하는 리미터(122b)를 구비할 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 후술한다.
한편 신호처리부(122)에서 처리된 신호는 DAC(123)에 전달되어 다시 연속적인 아날로그 신호로 변환된다.
DAC(123)에 의해 변환된 아날로그 신호는 감쇠기(124)를 통과할 수 있다. 감쇠기(124)는 프리앰프(120)에서 출력되는 아날로그 신호의 전력을 감쇠시켜 아날로그 신호의 출력 데시벨을 감소시키기 위한 것으로 정밀 조절을 위한 볼륨 조절 칩을 사용하거나 가변 저항기가 이용될 수 있다.
마이크로컨트롤러(130)는 프리앰프(120)에 포함되는 ADC(121), 신호처리부(122), DAC(123) 및 감쇠기(124)를 전기적으로 제어할 수 있다. 마이크로컨트롤러(130)로는 8051 또는 AVR 등이 사용될 수 있다.
메인앰프(141,142)는 프리앰프(120)의 출력 측과 연결되어, 감쇠기(124)를 통과한 아날로그 신호를 증폭할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 프리앰프(120)에는 복수 개의 메인앰프(141,142)가 연결될 수 있다. 이 경우 프리앰프(120)의 감쇠기(124)는 각 메인앰프(141,142) 마다 구비될 수 있다.
복수 개의 압축 드라이버(160)와 연결되는 릴레이부(150)는 마이크로컨트롤러(130)에 의해 제어되어 메인앰프(141,142)와 마이크로컨트롤러(130)에 선택적으로 연결된다.
릴레이부(150)에 의해 메인앰프(141,142)와 복수 개의 압축 드라이버(160)가 연결되는 경우, 메인앰프(141,142)에서 증폭된 아날로그 신호는 복수 개의 압축 드라이버(160)에서 압축되고, 복수 개의 압축 드라이버(160)에 연결되는 혼 스피커(170)에 의해 방출된다.
혼 스피커(170)는 복수 개의 압축 드라이버(160) 각각에 일대일로 연결될 수 있고, 또는 하나의 대형 혼 스피커(170)에 복수 개의 압축 드라이버(160)가 연결될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 압축 드라이버 자가 진단 동작을 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 릴레이부(150)는 일측은 압축 드라이버(160)에 연결되고 타측은 메인앰프(141,142)와 마이크로컨트롤러(130)에 선택적으로 연결되는 스위치(151)를 구비할 수 있다. 이 경우 스위치(151)의 제어는 마이크로컨트롤러(130)에 의해 이루어질 수 있다.
도 2는 편의상 하나의 압축 드라이버(160)만을 도시하였으나, 복수 개의 압축 드라이버(160)가 릴레이부(150)에 병렬로 연결되고, 각 압축 드라이버(160)마다 스위치(151)가 구비될 수 있다.
음원(110)의 송출 시에는 마이크로컨트롤러(130)가 스위치(151)를 메인앰프(141,142)에 연결할 수 있다. 따라서 메인앰프(141,142)의 (+) 단자와 압축 드라이버(160)의 (+) 단자가 서로 연결되고 메인앰프(141,142)의 (-) 단자와 압축 드라이버(160)의 (-) 단자가 서로 연결되어, 메인앰프(141,142)에서 출력되는 아날로그 신호가 압축 드라이버(160)로 전달되고 압축 드라이버(160)와 연결된 혼 스피커(170)를 통해 송출될 수 있다.
압축 드라이버(160) 자가 진단 시에는 마이크로컨트롤러(130)가 스위치(151)를 마이크로컨트롤러(130)에 연결할 수 있다. 따라서 마이크로컨트롤러(130)의 출력포트와 압축 드라이버(160)의 (+) 단자가 서로 연결되고, 마이크로컨트롤러(130)의 입력포트와 압축 드라이버(160)의 (-) 단자가 서로 연결될 수 있다.
스위치(151)에 의해 압축 드라이버(160)가 마이크로컨트롤러(130)에 연결되면, 마이크로컨트롤러(130)는 출력포트를 통해 일정 전압, 예를 들면 5V의 전압을 릴레이부(150)를 통해 압축 드라이버(160)에 인가할 수 있다.
압축 드라이버(160)가 정상적으로 작동하는 경우, 마이크로컨트롤러(130)와 릴레이부(150)와 압축 드라이버(160)로 이루어지는 회로가 성립되어, 마이크로컨트롤러(130)가 출력포트를 통해 압축 드라이버(160)에 인가한 전압은 다시 마이크로컨트롤러(130)의 입력포트로 인가된다.
그러나 압축 드라이버(160)가 파손된 경우, 마이크로컨트롤러(130)는 입력포트에는 0V가 인가되거나, 3.3V 이하의 전압이 인가될 수 있다.
따라서 마이크로컨트롤러(130)는 출력포트에 인가된 전압과 입력포트에 인가되는 전압의 차이로 압축 드라이버(160)의 파손여부를 확인할 수 있다. 특히 입력포트에 0V가 인가되는 경우, 압축 드라이버(160)가 단선된 것을 확인할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 마이크로컨트롤러(130)는 복수 개의 압축 드라이버(160) 중 파손된 것을 구별할 수 있다.
마이크로컨트롤러(130)는 스피커의 음향 능동 제어 시스템(100)의 초기 구동 시에 스위치(151)를 마이크로컨트롤러(130)에 연결하고 복수 개의 압축 드라이버(160)의 파손 여부를 확인할 수 있다.
또한 혼 스피커(170)를 통한 음원 송출 중에 복수 개의 압축 드라이버(160) 중 어느 하나가 파손되면, 순간 과전류가 흘러 메인앰프(141,142)가 자동 차단될 수 있다. 이 경우에도 마이크로컨트롤러(130)는 스위치(151)를 마이크로컨트롤러(130)에 연결하고 복수 개의 압축 드라이버(160)의 파손 여부를 확인할 수 있다.
한편 마이크로컨트롤러(130)에 의한 압축 드라이버(160)의 자가 진단을 통해 파손된 압축 드라이버(160)의 개수 및 위치가 파악되면, 마이크로컨트롤러(130)는 감쇠기(124)를 이용하여 파손된 압축 드라이버(160)의 개수에 따라 프리앰프(120)의 출력을 감소시킬 수 있다.
예를 들면, 하나의 압축 드라이버(160)가 파손된 경우, 감쇠기(124)는 프리앰프(120)의 최대출력을 3dB 만큼 감소시키고, 2개의 압축 드라이버(160)가 파손된 경우, 감쇠기(124)는 프리앰프(120)의 최대출력을 6dB 만큼 감소시킬 수 있다.
복수 개의 메인앰프(141,142)가 연결되는 경우, 각 감쇠기(124a,124b)는 파손된 압축 드라이버가 연결된 메인앰프 쪽만 출력을 감소시켜 전체 시스템의 가용 최대 출력을 유지할 수 있다. 복수 개의 메인앰프(141,142) 중 어느 한 메인앰프와 연결된 압축 드라이버가 모두 파손된 경우 해당 메인앰프의 채널은 묵음되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 파손된 압축 드라이버의 개수에 비례하여 프리앰프(120)의 출력을 감소시키므로, 나머지 압축 드라이버의 연쇄적인 파손을 방지하고 시스템 전체를 보호할 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 신호처리부(122)에 구비되는 RMS 증폭기(122a)는 RMS 증폭기(122a)에 입력되는 신호의 실효값(RMS, root mean square)을 기준으로 신호를 증폭할 수 있다.
종래의 일반적인 증폭기는 단순히 전압값을 기준으로 증폭한다. 예를 들면, 6dB 증폭을 하는 경우, 1V 전압을 2V로 출력한다. 그러나 음성신호의 경우, 전압값을 기준으로 6dB 증폭을 하더라도, 실제 인지되는 소리의 크기는 2배로 증가하지 않는다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 RMS 증폭기(122a)는 실효값을 기준으로 증폭하여 신호의 증폭비와 실제 인식되는 소리의 증폭비가 일치되도록 한다. 예를 들어, 실효값을 2배로 증폭하는 경우, 실제 인지되는 소리의 크기는 2배로 증가된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 RMS 증폭기의 비선형 증폭곡선을 도시한 그래프이다.
실효값을 기준의 증폭은 노이즈가 필요 이상으로 증폭될 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 RMS 증폭기(122a)는 도 3에 도시된 RMS 증폭곡선(A)에 의해 신호를 증폭할 수 있다.
RMS 증폭기(122a)는 노이즈를 구분되는 기준 데시벨, 예를 들면 -35dB 이하의 신호에 대하여는 RMS 증폭기(122a)에 입력되는 신호의 세기보다 감소시키고, 기준 데시벨 이상의 신호에 대하여는 선형적인 증폭비(B)보다 큰 비선형 특성을 갖도록 증폭할 수 있다.
상기와 같은 비선형 증폭특성으로 노이즈를 필터링하고, 노이즈를 제외한 유효신호는 크게 증폭하여 효율적인 음원 증폭이 이루어지도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음향 능동 제어 시스템의 리미터에 의한 신호 트리밍처리를 도시한 그래프이다.
RMS 증폭기(122a)가 입력신호의 실효값을 기준으로 증폭하므로, 증폭된 신호의 전압 레벨이 출력의 한계치를 넘는 경우가 발생할 수 있다. RMS 증폭기(122a)에 의해 증폭된 신호가 출력의 한계치를 넘는 경우에는 메인앰프(141,142)의 회로가 손상될 수 있다.
따라서 리미터(122b)는 도 3에 도시된 바와 같이, RMS 증폭기(122a)에 의해 증폭된 신호를 전달받아 증폭된 신호의 전압 레벨 중 출력의 한계치를 넘는 신호를 한계치로 제한하는 신호의 트리밍 처리를 할 수 있다.
예를 들면, 출력의 한계치가 ±0.5V이고, 리미터(122b)에 인가된 신호의 피크값이 ±0.5V을 벗어나는 경우, 리미터(122b)는 ±0.5V을 벗어나는 신호를 출력의 한계치인 ±0.5V로 셋팅하여 출력할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러(130)는 라우드 스피커의 초기 구동 시에, 릴레이부(150)에 구비되어 마이크로컨트롤러(130)와 메인앰프(141,142)를 선택적으로 연결하는 스위치(151)를 제어하여 스위치(151)를 마이크로컨트롤러(130)에 연결하여, 스위치(151)와 연결된 압축 드라이버(160)의 파손여부를 점검할 수 있다.(S10)
스위치(151)는 마이크로컨트롤러(130)의 출력포트와 압축 드라이버(160)의 (+) 단자를 전기적으로 연결하고, 마이크로컨트롤러(130)의 입력포트와 압축 드라이버(160)의 (-) 단자를 전기적으로 연결할 수 있다.(S11)
스위치(151)에 의해 압축 드라이버(160)가 마이크로컨트롤러(130)에 연결되면, 마이크로컨트롤러(130)는 출력포트를 통해 일정 전압, 예를 들면 5V의 전압을 릴레이부(150)에 인가하고, 릴레이부(150)에 인가된 전압은 압축 드라이버(160)에 인가될 수 있다.(S12)
마이크로컨트롤러(130)는 압축 드라이버(160)에서 릴레이부(150)를 통해 입력포트로 들어오는 전압을 출력포트를 통해 인가한 전압과 비교하여 압축 드라이버(160)의 파손 유무를 진단할 수 있다.(S13)
즉, 입력포트로 들어오는 전압이 출력포트를 통해 인가한 전압과 유사한 경우에는 압축 드라이버(160)가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하고, 입력포트로 들어오는 전압이 출력포트를 통해 인가한 전압과 일정 수준 이상 차이 나는 경우에는 압축 드라이버(160)가 파손된 것으로 판단할 수 있다.
마이크로컨트롤러(130)는 파손된 압축 드라이버가 확인되는 경우에 해당 압축 드라이버(160)의 위치를 램프 등으로 표시할 수 있다.(S20)
사용자는 파손된 압축 드라이버를 새로운 압축 드라이버로 교체하거나, 제거할 수 있다.(S30)
파손된 압축 드라이버가 교체되지 않고 라우드 스피커가 작동하는 경우, 마이크로컨트롤러(130)는 프리앰프(120)에 구비된 감쇠기(124)를 이용하여 프리앰프(120)의 최대출력을 감소시킬 수 있다.(S40)
예를 들면, 하나의 압축 드라이버(160)가 파손된 경우, 감쇠기(124)는 프리앰프(120)의 최대출력을 3dB 만큼 감소시키고, 2개의 압축 드라이버(160)가 파손된 경우, 감쇠기(124)는 프리앰프(120)의 최대출력을 6dB 만큼 감소시킬 수 있다.
또한 복수 개의 메인앰프(141,142)가 연결되는 경우, 파손된 압축 드라이버가 연결된 메인앰프(141,142) 쪽만 출력을 감소시켜 전체 시스템의 가용 최대 출력을 유지할 수 있다. 복수 개의 메인앰프(141,142) 중 어느 한 메인앰프와 연결된 압축 드라이버가 모두 파손된 경우 해당 메인앰프의 채널은 묵음되도록 할 수 있다.
복수 개의 압축 드라이버(160)에 대한 점검이 끝난 이후, 마이크로컨트롤러(130)는 마이크로컨트롤러(130)에 연결된 스위치(151)를 마이크로컨트롤러(130) 대신 메인앰프(141,142)에 연결되도록 제어할 수 있다.(S50)
프리앰프(120)는 연결된 음원(110)으로부터 인가되는 음원신호를 ADC(121)를 이용해 디지털 신호로 변환할 수 있다. 그리고 ADC(121)를 통과한 신호는 신호처리부(122)에 구비되는 RMS 증폭기(122a)에서 증폭될 수 있다.
RMS 증폭기(122a)는 RMS 증폭기(122a)에 입력되는 신호를 실효값을 기준으로 증폭할 수 있다.(S60)
또한 RMS 증폭기(122a)는 노이즈를 구분되는 기준 데시벨, 예를 들면 -35dB 이하의 신호에 대하여는 RMS 증폭기(122a)에 입력되는 신호의 세기보다 감소시키고, 기준 데시벨 이상의 신호에 대하여는 선형적인 증폭비보다 큰 비선형 특성을 갖도록 증폭할 수 있다.(S70)
상기와 같은 비선형 증폭특성으로 노이즈를 필터링하고, 노이즈를 제외한 유효신호는 크게 증폭하여 효율적인 음원 증폭이 이루어지도록 할 수 있다.
또한 RMS 증폭기(122a)에 의해 증폭된 신호는 신호처리부(122)에 구비되는 리미터(122b)에 전달되고, 리미터(122b)는 입력된 신호의 전압 레벨 중 출력의 한계치를 넘는 신호를 한계치로 제한하는 신호의 트리밍 처리를 할 수 있다.(S80)
예를 들면, 출력의 한계치가 ±0.5V이고, 리미터(122b)에 인가된 신호의 피크값이 ±0.5V을 벗어나는 경우, 리미터(122b)는 ±0.5V을 벗어나는 신호를 출력의 한계치인 ±0.5V로 셋팅하여 출력할 수 있다. 출력의 한계치는 프리앰프(120)와 연결되는 메인앰프(141,142)의 회로가 손상되지 않는 범위에서 설정될 수 있다.
리미터(122b)에서 트리밍 처리된 신호는 DAC(123)에 전달되어 아날로그 신호로 변환될 수 있다. DAC(123)에 의해 아날로그 신호로 변환된 신호는 감쇠기(124)를 통해 출력이 조정되어 메인앰프(141,142)로 전달된다.
이후 메인앰프(141,142)는 입력된 신호를 증폭하여 복수 개의 압축 드라이버(160)에 전달할 수 있다.(S90) 복수 개의 압축 드라이버(160)는 메인앰프(141,142)에서 전달된 신호를 압축하여(S100) 혼 스피커(170)로 전달하고, 혼 스피커(170)는 전달된 신호를 송출할 수 있다.(S110)
상기와 같은 구성에 의해 본 발명의 실시예에 따른 압축 드라이버 다중 입력 방식의 라우드 스피커의 음향 능동 시스템 및 음향 능동 제어방법은 복수 개의 압축 드라이버 중 파손된 압축 드라이버의 유무 및 위치를 확인할 수 있어 즉각적인 정비가 가능하게 한다.
또한 즉각적인 정비가 이루어지지 않더라도 복수 개의 압축 드라이버 중 파손된 압축 드라이버의 수량 및 위치를 검출하여 출력을 조절함으로서 추가적인 압축 드라이버의 파손을 방지할 수 있다.
또한 비선형 RMS 증폭을 통해 노이즈를 현저히 줄이고, 낮은 레벨의 신호나 음성의 경우에도 최대 출력으로 송출하면서, 출력의 한계치를 조절하여 메인앰프를 보호할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100: 라우드 스피커의 음향 능동 제어 시스템
110: 음원 120: 프리앰프
121: ADC 122: 신호처리부
122a: RMS 증폭기 122b: 리미터
123: DAC 124: 감쇠기
130: 마이크로컨트롤러 141,142: 메인앰프
150: 릴레이부 151: 스위치
160: 압축 드라이버 170: 혼 스피커

Claims (13)

  1. 음원입력단자를 구비하고, 상기 음원입력단자를 통해 전달된 음원을 필터링하고 증폭하는 프리앰프;
    상기 프리앰프와 연결되어 상기 프리앰프의 출력신호를 증폭하는 메인앰프;
    상기 프리앰프를 제어하는 마이크로컨트롤러;
    상기 메인앰프와 상기 마이크로컨트롤러에 선택적으로 연결되는 릴레이부 및
    상기 릴레이부에 병렬적으로 연결되는 복수 개의 압축 드라이버를 포함하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 음원의 송출시에는 상기 릴레이부를 상기 메인앰프에 연결하고, 상기 복수 개의 압축 드라이버의 점검시에는 상기 릴레이부를 상기 마이크로컨트롤러에 연결하여 상기 마이크로컨트롤러가 상기 복수 개의 압축 드라이버의 파손 여부를 점검할 수 있도록 제어하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 마이크로컨트롤러와 연결되는 상기 릴레이부에 전압을 인가하여 상기 복수 개의 압축 드라이버의 파손여부를 점검하는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 스피커의 초기 구동 시에 상기 릴레이부를 상기 마이크로컨트롤러에 연결하여 상기 복수 개의 압축 드라이버의 파손 여부를 점검하는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리앰프는 상기 음원입력단자와 연결되는 ADC(analog to digital converter)와, 상기 ADC와 연결되는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부와 연결되는 DAC(digital to analog converter)와, 상기 DAC와 연결되는 감쇠기(attenuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 복수 개의 압축 드라이버 중 일부가 파손된 경우, 상기 감쇠기를 이용해 상기 프리앰프의 상기 출력신호의 최대출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 파손된 상기 압축 드라이버의 개수에 비례하여 상기 최대출력을 3dB씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 신호의 실효값(RMS : root mean square)을 기준으로 상기 신호를 증폭하는 RMS(RMS : root mean square) 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 RMS 증폭기는 상기 증폭신호 중 기준 데시벨 이하의 신호는 감쇠시키고, 상기 증폭신호 중 기준 데시벨 이상의 신호는 선형 증폭비보다 크게 증폭시키는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 RMS 증폭기와 연결되고, 상기 RMS 증폭기에 의해 증폭된 RMS 증폭신호 중 소정의 한계치를 넘는 신호를 상기 한계치의 크기로 설정하는 리미터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어 시스템.
  10. 일측이 압축 드라이버에 연결된 릴레이부의 타측이 마이크로컨트롤러에 연결되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 릴레이부에 병렬로 연결된 복수 개의 상기 압축 드라이버에 일정 전압을 인가하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 복수 개의 압축 드라이버 중 기준 전압이하로 측정되는 불능 압축 드라이버를 감지하는 스피커의 음향 능동 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 불능 압축 드라이버의 개수에 비례하여, 상기 복수 개의 압축 드라이버가 전기적으로 연결되는 프리앰프의 최대출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 불능 압축 드라이버의 개수에 비례하여 상기 최대출력을 3dB씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 스피커의 음향 능동 제어방법.
  13. 음원신호를 디지털 신호로 변환하고,
    상기 디지털 신호는 RMS(root mean square)값을 기준으로 RMS 증폭신호로 증폭되고,
    상기 RMS 증폭신호 중 소정의 한계치를 넘는 신호는 상기 한계치의 크기로 설정하는 스피커의 음향 능동 제어방법.
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