一种具故障报警的双导线消防公共广播系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具故障报警的双导线消防公共广播系统，包括音源，音源连接功率放大器，双导线回路通过并联电路连接匹配变压器和扬声器，双导线回路上接近输出变压器位置插入隔离电容，隔离电容为双导线回路提供交流信号的通道，同时阻断直流通过，造成直流断路；双导线回路上连接直流电源，直流电源与双导线回路连接构成直流回路；并联电路上安装故障报警单元和分支隔离电容，故障报警单元与匹配变压器初级线圈，分支隔离电容的两端分别连接故障报警单元的电流输入端和输出端。该双导线消防公共广播系统的音频交流回路、直流供电回路和无线通讯回路能够有效并存。并且以双导线回路形式，同时满足消防与公共广播的双重标准。

A dual conductor fire public address system with fault alarm

The invention relates to a double wire fire public broadcasting system with fault alarm, which includes the sound source, the sound source connecting the power amplifier, the double wire loop connecting the matching transformer and the loudspeaker through the parallel circuit. The double wire loop is close to the output transformer position to insert the isolated capacitance, and the isolation capacitance provides the communication for the double wire circuit. The channel of the signal, at the same time blocking the DC pass, causes the DC circuit breakage; the double wire circuit is connected with the DC power supply, the DC power is connected with the double wire circuit to form the DC circuit; the fault alarm unit and the branch isolation capacitance are installed on the parallel circuit, the fault alarm unit and the primary coil of the matched voltage regulator, the branch isolation capacitance The two ends are respectively connected with the current input and output terminals of the fault alarm unit. The audio communication loop, DC power supply circuit and wireless communication loop of the dual conductor fire public address system can coexist effectively. It also meets the double standards of fire and public broadcasting in the form of double conductor loops.

【技术实现步骤摘要】
一种具故障报警的双导线消防公共广播系统
本专利技术涉及应急广播系统，尤其是一种具故障报警的双导线消防公共广播系统。
技术介绍
按照消防广播的国家标准，这种系统实际上应用和传输了3种特性迥异的电压信号。第一种是音频信号。这是一种大功率的信号，由功率放大器生成并输出，用以驱动一个或多个扬声器。其瞬间功率依照需要，可能从几十瓦到数千瓦。频率范围可以覆盖从80Hz至20KHz。音频信号本身是属于多频混合的随机信号，无论是功率或频率都呈现无法预测的特性。第二种信号是数字通信信号。它主要是用来报告系统元器件是否发生故障。这种信号的传输可能是间歇性的，但每次传输必然遵守数字信号的特性。首先，它是小功率信号，输出在毫瓦级范围。音频信号的功率一般来讲比它的功率大了至少数十倍至数万倍。第三种是直流电源。它是一个固定的直流电压，不携带任何信号。它存在的主要目的是为产生数字信号的电路提供直流电源。按照它所服务的扬声器数量不同，它所提供的功率从几瓦到几十瓦，比音频功率小1至3个数量级。这3种信号，无论是在功率上、频率上、电压上，都有巨大的差异；所以任何意图使它们共存在同一个双导线构成的回路上，并且能够让每一个、个别的分开应用，不受其它2个信号的干扰，是一种极端困难的企图。以目前市场上存在的应急广播系统为例，除了音频质量常常处于接近最低标准状态外；对于故障实时(小于100秒)报警的硬性要求，通常必须在音频输出双导线外，再额外追加使用2至4导线来通过检测。传统公共广播系统如图1电路结构图所示，传统公共广播系统包括包括音源101，音源连接功率放大器102，功率放大器102连接双导线回路104，双导线回路104通过并联电路105连接匹配变压器106和扬声器107，双导线回路104上设有与功率放大器102输出端连接的输出变压器103，音源101的输出信号进入功率放大器102以后，被放大成所需的功率输出到输出变压器103的初级。在此，功率放大器102是属于AB类或C类的功率放大器。输出变压器103是一个功率匹配的电压提升装置。依照国际通用标准，输出变压器103的次级输出电压分为70Vp-p和100Vp-p峰-峰值两种。消防广播也有设备采用120Vp-p做为输出电压。采用高电压的原因是因为双导线回路104电阻匹配的需要。首先，双导线回路104的长度可能达到100米或更长。为了节约成本，通常选择的导线电阻多在每米0.1ohm范围。100米的回路(总长度200米)就产生20ohm的阻抗。依照Ohm定律，每1Amp的电流通过100米回路，会造成20V的电压降。所以采取高电压输送就成为必须采用的方案。每个扬声器107的推动功率是通过并联电路105及匹配变压器106输入。常用扬声器107的阻抗为2、4、8、16ohm。以功率6瓦、阻抗4ohm的扬声器107为例，它的尖峰驱动电压理论值可以计算如下：W＝V2/R在此，W是功率＝6W，V是尖峰驱动电压，R是阻抗＝4ohm，得到V＝4.9V。所以，匹配变压器106的初级输入电压的理论值为100V，次级输出电压的理论值为4.9V。依据此数据，可以设计最佳的匹配变压器106。如果功率放大器102的输出功率为240瓦，则理论上这个公共广播系统可以安装多至40个6瓦的扬声器107。图2是另一种传统公共广播系统的电路结构图。它是一个传统高电压广播系统，采用D类功率放大器。这种系统的结构和图一中的系统基本相同；唯一不同之处在于它省略了输出变压器103。这是因为D类功率放大器具有直接输出高电压的能力，能够直接输出70V或100V的尖峰电压。所以可以省去具有升压功能的输出变压器103，但是如果有特殊需要，不排除加入输出变压器103。以上普通公共广播系统没有故障报警需求，它们只使用双导线回路。如果需要升级为消防广播系统，采用市场上现存的设备就需要额外佈线，大幅度增加施工困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种具故障报警的双导线消防公共广播系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种具故障报警的双导线消防公共广播系统，包括音源，音源连接功率放大器，功率放大器连接双导线回路，双导线回路通过并联电路连接匹配变压器和扬声器，双导线回路上接近输出变压器位置插入隔离电容，隔离电容为双导线回路提供交流信号的通道，同时阻断直流通过，造成直流断路；双导线回路上连接直流电源，隔离电容的两端分别连接直流电源的正极和负极，直流电源与双导线回路连接构成直流回路；并联电路上安装故障报警单元和分支隔离电容，故障报警单元与匹配变压器初级线圈，分支隔离电容的两端分别连接故障报警单元的电流输入端和输出端。进一步，所述功率放大器为AB类或C类的功率放大器，双导线回路上设有与功率放大器输出端连接的输出变压器。进一步，所述功率放大器为D类功率放大器，功率放大器输入双导线回路的端点之间安装隔离电感；这个隔离电感通过理论上零阻抗的直流通道使得直流不至于击穿D类功率放大器，隔离D类功率放大器输入双导线回路的节点。如果有特殊需要，仍然可以用输出变压器替代隔离电感。进一步，所述故障报警单元由直流电源模块，微控制单元，负载监测模块，无线通讯模块组成；直流电源模块保证故障报警单元的工作电压稳定在一个设计的数值范围；微控制单元控制负载监测模块对并联电路、匹配变压器、扬声器进行持续监测；负载监测模块通过监测扬声器的负载来判断扬声器和其连接电路是否正常工作。通讯模块可以有两种选择：无线通讯模块和有线通讯模块；分别对应于下述的无线控制通讯回路和有线通讯控制回路。进一步，双导线回路连接控制通讯回路的设计可以有两种：无线控制通讯回路和有线控制通讯回路。无线控制通讯回路是由相互连接的系统控制器，故障信息无线收集器，天线组成，天线通过无线通讯通道与故障无线报警单元的天线信号连接，系统控制器与音源连接。有线控制通讯回路是由相互连接的系统控制器，信号调制解调器，通讯信号匹配变压器所组成。调制后的通讯信号频率远高于音频信号，通过通讯信号匹配变压器跨入双导线，通过有线通讯模块的解调功能和微控制单元通讯。从微控制单元回复的调制信号，经信号调制解调器解调后，输入系统控制，做出适当的反应。进一步，所述音源为数字音频播放器或模拟音频播放器或实时音频播放器。进一步，所述并联电路为多个。进一步，所述负载监测模块为霍尔(Halleffect)监测元件等一类电磁感测模块或其它电流测量元件。进一步，所述无线通讯模块为IEEE802.11系列，Zigbee，蓝牙模块等。也可以选择使用ISM频段如：433MHz，902MHz等，并配用自定义的通讯协议，保证故障无线报警单元的可靠性和稳定性。无线通讯模块与天线连接，提供无线发射功能。进一步，所述的有线通讯模块，通过内部通讯信号匹配变压器和双导线控制通讯回路连接。由微控制单元产生的通讯信号，输入模块中的调制解调器。经过调制后，通过通讯信号匹配变压器流入双导线控制通讯回路。从双导线控制通讯回路流入的控制信号，通过通讯信号匹配变压器流入模块的调制解调器。经过解调后的信号，输入微控制单元。本专利技术的有益效果为：该双导线消防公共广播系统的音频交流回路、直流供电回路和无线或有线通讯回路能够有效并存。并且以双导线回路形式，同时满足消防与公共广播的双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具故障报警的双导线消防公共广播系统，包括音源(101)，音源连接功率放大器(102)，功率放大器(102)连接双导线回路(104)，双导线回路(104)通过并联电路(105)连接匹配变压器(106)和扬声器(107)，其特征在于；所述双导线回路(104)上接近输出变压器(103)位置插入隔离电容(202)，隔离电容(202)为双导线回路(104)提供交流信号的通道，同时阻断直流通过，造成直流断路；双导线回路(104)上连接直流电源(201)，隔离电容(202)的两端分别连接直流电源(201)的正极(205)和负极(206)，直流电源(201)与双导线回路(104)连接构成直流回路；并联电路(105)上安装故障报警单元和分支隔离电容(203)；故障报警单元为故障无线报警单元(204)或故障有线报警单元(224)两种之中的任一种；故障无线报警单元(204)的输入端和输出端与匹配变压器(106)初级线圈，分支隔离电容(203)的两端分别连接；故障有线报警单元(224)的输入端和输出端与匹配变压器(106)初级线圈，分支隔离电容(203)的两端分别连接。

【技术特征摘要】
1.一种具故障报警的双导线消防公共广播系统，包括音源(101)，音源连接功率放大器(102)，功率放大器(102)连接双导线回路(104)，双导线回路(104)通过并联电路(105)连接匹配变压器(106)和扬声器(107)，其特征在于；所述双导线回路(104)上接近输出变压器(103)位置插入隔离电容(202)，隔离电容(202)为双导线回路(104)提供交流信号的通道，同时阻断直流通过，造成直流断路；双导线回路(104)上连接直流电源(201)，隔离电容(202)的两端分别连接直流电源(201)的正极(205)和负极(206)，直流电源(201)与双导线回路(104)连接构成直流回路；并联电路(105)上安装故障报警单元和分支隔离电容(203)；故障报警单元为故障无线报警单元(204)或故障有线报警单元(224)两种之中的任一种；故障无线报警单元(204)的输入端和输出端与匹配变压器(106)初级线圈，分支隔离电容(203)的两端分别连接；故障有线报警单元(224)的输入端和输出端与匹配变压器(106)初级线圈，分支隔离电容(203)的两端分别连接。2.根据权利要求1所述的一种具故障报警的双导线消防公共广播系统，其特征在于，所述功率放大器(102)为AB类或C类的功率放大器，双导线回路(104)上设有与功率放大器(102)输出端连接的输出变压器(103)。3.根据权利要求1所述的一种具故障报警的双导线消防公共广播系统，其特征在于，所述功率放大器(102)为D类功率放大器，功率放大器(102)输入双导线回路(104)的端点之间安装隔离电感(211)；这个隔离电感(211)通过理论上零阻抗的直流通道使得直流不至于击穿D类功率放大器(102)，隔离D类功率放大器(102)输入双导线回路(104)的节点。4.根据权利要求2或3所述的一种具故障报警的双导线消防公共广播系统，其特征在于，所述故障无线报警单元(204)或故障有线报警单元(224)由直流电源模块(501)，微控制单元(502)，负载监测模块(503)，通讯模块组成；直流电源模块(501)保证故障无线报警单元(204)或故障有线报警单元(224)的工作电压稳定在一个设计的数值范围；微控制单元(502)控...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坦，李校林，
申请(专利权)人：东莞茂强电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44