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《广播自动应急切换器设计方案》

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摘要广播应急切换设备是广播前端播出环节的极为重要的一环.市场上这类产品较多,但是功能与不是很符合笔者所在电视台前端播出的需要,为此自行开发设计了这款带断电直通、内部垫乐、三路信号自动切换、信号电平显示与信号监听等功能的广播自动应急切换器来满足安全播出工作的要求.

关键词安全播出；自动切换；报警

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）223-0104-02

《广播电视安全播出管理规定》广播中心实施细则中总控部分明确要求总控系统中应配备应急切换设备,新疆奎屯广播电视台在2007 年设计总控系统时,自办频率配备有自动应急切换器,转播频率并未配备,转播频率在主用信号中断后需人工切换至备用信号播出,是奎屯市广播电视台安全播出的一大隐患.2015 年奎屯广播电视台制定了在转播频率的信号通路中加入自动应急切换设备的计划.经过考察现有的自动应急切换设备,发现功能不太符合我台的需求,同时费用偏高.决定自己开发制作自动应急切换器.

1 功能分析

根据需求确定自动应急切换器应具备的功能：1）是在主信号中断时报警并能自动切换至备信号,备信号也没有时报警并应切换到垫乐.

2）自动切换时间可调.

3）自带垫乐信号.

4）对主、备信号同时监测,当主信号正常备信号没有时也报警提醒值机员及时解决备信号问题,同时垫乐信号启动作为备信号.

5）能够在设备上直接监听主、备信号和垫乐信号.

6）要有三种信号的电平显示,让值机员可以直观看到信号是否正常.

2 设计思路

根据以上需求,参考其他一些相关报警监测类的电路,借鉴其中的设计思路,自行设计制作了符合奎屯台需求的三选一广播应急自动切换报警器.设备要具备断电主信号直通功能.信号切换采用小信号继电器,信号切换用机械式切换,减小电路产生的各种意外干扰.输入输出均采用平衡信号,内部信号处理转换成不平衡信号以简化电路.报警切换电路利用经过长期使用过的安全可靠的电路.垫乐信号要具备断电记忆,来电自动播放功能.

信号处理流程如图1.

主信号、备信号、垫乐信号送入由一组小信号继电器组成的信号切换电路进行选择输出.输出信号分两路,一路为设备输出,一路送入平衡转换电路进行平衡到不平衡的转换,转换后的不平衡信号送入电压跟随器进行处理,然后分三路分别送入电平显示电路、信号监听电路、报警及切换电路.

3 电路设计

此设备需要具备长期通电工作的情况下电路能稳定可靠的工作,抗干扰能力要强.因此各个电路设计,集成电路型号的选择就显得尤为重要.

具体电路原理图如图2.

3.1 信号切换电路

主、备、垫乐三组信号使用全密封的小信号态继电器来进行切换.信号切换电路由两组共四只小信号继电器组成.

主信号、备用信号与垫乐信号二选一为一组,备用信号与垫乐信号为一组.每组信号采用两只双刀双掷的小信号继电器.具体电路如图2.

主信号两个声道的正负极性信号接继电器JDQ1与JDQ2 的2、9 脚.备用信号与垫乐信号两个声道的正负极性信号接继电器JDQ3 与JDQ4 的2、9 脚与4 脚.备用信号与垫乐信号经两只继电器选择后接继电器JDQ1 与JDQ2 的4、7 脚.四只继电器的信号输出脚均为3、8 脚.

工作原理：主信号接常闭触点,可以保证在设备断电后主信号能正常输出.在主信号出现故障后JDQ1 与JDQ2 受控常开触点闭合,这时备用信号经JDQ3 与JDQ4 常闭触点送到JDQ1 与JDQ2 的4、7脚,备用信号输出.当主备信号同时故障时,JDQ1与JDQ2,JDQ3 与JDQ4 的常开触点均闭合,垫乐信号经JDQ3 与JDQ4 的3、8 脚送到JDQ1 与JDQ2 的4、7 脚,此时JDQ1 与JDQ2 常开触点闭合,垫乐信号从JDQ1 与JDQ2 的3、8 脚输出.当主信号恢复正常时,JDQ1 与JDQ2 线圈掉电释放,主用信号由2、9 脚经3、8 脚输出.当主信号未恢复、备用信号恢复正常时,JDQ3 与JDQ4 线圈掉电释放,备用信号由2、9 脚经3、8 脚输出到JDQ1 与JDQ2 的4、7 脚,经3、8 脚输出.

3.2 平衡转不平衡电路

从JDQ1 与JDQ2 的3、8 脚取一组平衡信号,送到INA117 的2、3 脚,经INA117 转换后从6 脚输出一路不平衡信号.总控系统传输的音频信号都是平衡信号,在对信号进行监听显示时所需要的电路比较复杂,因此利用INA117 将平衡信号转为不平衡信号,简化后级信号处理电路.主、备信号的每个声道需要一只INA117 来进行信号转换,电路中一共需要4 只INA117.

3.3 音频分配电路

音频分配电路采用NE5532 运放来完成.两个声道的平衡信号经过INA117 转为不平衡信号后,分别送到NE5532 的3 脚与5 脚,经1 脚与7 脚输出.因输出需要为电平显示电路、报警电路和监听电路提供音频信号,所以NE5532 采用电压跟随器方式工作,来提高电路带负载的能力.主、备信号两个声道各用一只NE5532 来做信号处理.

3.4 报警与信号切换控制电路

报警电路由LM567 锁相环集成电路与NE555 时基电路为核心组成.LM567 基本功能之一是用以识别某一定频率的信号.在门限电压以上的输入信号落在其识别带宽以内时,输出端就为低电平,否则输出端为高电平.广播音频信号主要的频谱分量在1kHz 左右,所以选取1kHz 作为取样信号的中心频率,中心频率由5、6 脚间的电阻和6 脚对地电容值决定,通过计算得出准确值.自动切换和告警电路用NE555 时基电路作为迟滞比较器,其电路R3,C5、D1 组成延时电路.当LM567 的⑧脚输出高电平时,12V 电源通过R3 对C5 进行充电,充电时间可以通过R3 来调整；当⑧脚输出低电平时,电容C5 通过D1 放电.在使用时,我们把NE555 的高触发端⑥脚和低触发端②脚连接起来,其电压由C5 的电位确定.当主用信号正常时,LM567 输出低电平,电容的电位为OV,NE555 输出端③脚为高电平,继电器不动作,主用信号正常工作,指示灯LED2 亮.当主用信号中断时,LM567 输出高电平,电容C5 开始充电,直到C5 充电到供电电压的2/3时,NE555 ③脚为低电平,继电器接点吸合,备用信号通道接通.同时⑦脚也为低电平,警铃B1 告警,指示灯LED1 亮,提醒值班人员信号进行了切换.

这里延时时间t等于1.1 R3*C5,根据延时需求对R3、C5 取值.当主用信号恢复时,LM567 输出低电平,电容C5 通过D1 放电,电位变为0, NE555 ③脚变为高电平,继电器接点断开,主用信号又自动投入工作,指示灯LED2 亮.主、备信号各需要一套报警切换电路.

3.5 电平显示电路

电平显示电路采用LM3916 来驱动十段LED 条形显示模块.

3.6 其他电路

垫乐信号采用成品MP3 播放模块,数字功放模块、监听切换模块均采用成品电路板,无需重新做电路设计.

该设备制作完成后,经过测试,完全达到最初的设计要求.在奎屯台前端总控系统与中波前端播出系统中经过近两年的实际使用,有效保证了安全播出工作.

设计方案论文参考资料：