[发明专利]一种具故障报警的双导线消防公共广播系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及应急广播系统，尤其是一种具故障报警的双导线消防公共广播系统。

背景技术

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70V p-p和100V p-p峰-峰值两种。消防广播也有设备采用120V p-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。