礦用隔爆兼本安型廣播音箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種礦用隔爆兼本安型廣播音箱，涉及礦用通信設(shè)備。該音箱包括密閉殼體和安裝在密閉殼體內(nèi)的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路及DSP處理電路，CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路包括CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路，與CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路連接的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路，給上述電路供電的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電源電路，DSP處理電路包括核心處理芯片，分別與核心處理芯片連接的功放電路、音頻輸入及按鍵控制電路、物理地址設(shè)置電路、數(shù)字信號輸入、輸出電路、SD卡接口電路，給DSP處理電路中的個電路供電的電源轉(zhuǎn)換電路。優(yōu)點是：全數(shù)字化廣播音箱，可以接收上游音箱所傳輸來的CAN信號及向下傳輸CAN信號，實現(xiàn)井下廣播音箱的系統(tǒng)覆蓋。
【專利說明】礦用隔爆兼本安型廣播音箱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種礦用通信設(shè)備，具體是一種礦用隔爆兼本安型廣播音箱；可用于井下的廣播系統(tǒng)中，廣播音箱的輸入為以太網(wǎng)信號，輸出為CAN數(shù)字信號，信號經(jīng)過DSP處理以后可以實現(xiàn)地面普通音箱的功能，同時可以在音箱之間進(jìn)行呼叫；尤其適合在煤礦井下含瓦斯及煤塵較多的易燃易爆的環(huán)境中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，廣播音箱在井上是一種較為成熟的產(chǎn)品，可以對音樂進(jìn)行播放，可以進(jìn)行呼口 q，將人們所需的信息播放出去。在井下使用音箱時，井下工作面、大巷都距離地面較遠(yuǎn)。傳統(tǒng)意義上的廣播音箱都采用模擬信號進(jìn)行傳輸，在井下由于工作面、巷道都距離地面較遠(yuǎn)，如果采用模擬信號進(jìn)行傳輸，傳輸距離不遠(yuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足井下的需求。該實用新型提出一種數(shù)字化的廣播音箱，在井下使用時采用數(shù)字化的CAN信號來傳輸音頻信號，具有傳輸距離遠(yuǎn)、中繼數(shù)量多等優(yōu)點，能夠滿足礦上的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型提供一種礦用隔爆兼本安型廣播音箱，全數(shù)字化廣播音箱，可以接收上游音箱所傳輸來的CAN信號及向下傳輸CAN信號，傳輸距離遠(yuǎn)、中繼數(shù)量多，實現(xiàn)井下廣播音箱的系統(tǒng)覆蓋，能夠滿足礦上的需求。
[0004]本實用新型主要是以如下方案實現(xiàn)的:一種礦用隔爆兼本安型廣播音箱，包括密閉殼體和安裝在密閉殼體內(nèi)的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路及DSP處理電路，所述的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路包括將以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成CAN信號的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路，與CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路連接具有兩路CAN信號接口的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路，給上述電路供電的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電源電路，所述的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路能承受AC1500V的耐壓要求；
[0005]所述的DSP處理電路包括與CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路連接將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的核心處理芯片，與核心處理芯片連接用于接喇叭的功放電路，與核心處理芯片連接用于選擇播放MP3音樂或者實現(xiàn)音箱之間、音箱與上位機(jī)之間的雙向?qū)χv的音頻輸入及按鍵控制電路，與核心處理芯片連接用于對各個音箱實現(xiàn)分組及地址定義的物理地址設(shè)置電路，與核心處理芯片連接用于連接其它音箱的數(shù)字信號輸入、輸出電路，與核心處理芯片連接的SD卡接口電路，給DSP處理電路中的個電路供電的電源轉(zhuǎn)換電路；所述的電源轉(zhuǎn)換電路能承受AC500V耐壓要求。
[0006]工作原理:以太網(wǎng)信號經(jīng)過阻燃網(wǎng)線傳輸過來以后，進(jìn)入音箱內(nèi)部，經(jīng)過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路處理之后，輸出為CAN信號，該CAN信號接入到DSP處理板之中，經(jīng)過DSP處理之后，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為模擬信號供給喇叭，從而使廣播音箱能夠播出聲音，同時廣播音箱具有CAN數(shù)字信號輸出接口，將信號傳到下一臺廣播音箱，從而使整個線路中的廣播音箱都能播放出聲音。
[0007]本實用新型的有益效果是:用在井下的大巷、工作面中，通過以太網(wǎng)傳輸，傳輸速度較快，性能較可靠，可以接收上位機(jī)的指令，播放廣播音箱SD卡中的音樂，同時可以通過上位機(jī)對廣播音箱進(jìn)行呼叫、廣播音箱之間也可以進(jìn)行呼叫，具有接線方便、覆蓋范圍廣和傳輸穩(wěn)定的優(yōu)點，對煤礦安全生產(chǎn)、生產(chǎn)調(diào)度具有深遠(yuǎn)的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0009]圖1是本實用新型原理框圖；
[0010]圖2是CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路圖；
[0011]圖3是CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電源電路圖；
[0012]圖4是CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路圖；
[0013]圖5是核心處理芯片原理圖；
[0014]圖6是電源轉(zhuǎn)換電路原理圖；
[0015]圖7是功放電路原理圖；
[0016]圖8是音頻輸入及按鍵控制電路原理圖；
[0017]圖9是物理地址設(shè)置電路原理圖；
[0018]圖10是數(shù)字信號輸入、輸出電路原理圖；
[0019]圖11是SD卡接口電路原理圖；
[0020]圖12是礦用隔爆兼本安型廣播音箱密封殼體圖。
[0021]圖中:U1、CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路，U2、CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電源電路，U3、CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路，U4、核心處理芯片，U5、電源轉(zhuǎn)換電路，U6、功放電路，U7、音頻輸入及按鍵控制電路，U8、物理地址設(shè)置電路，U9、數(shù)字信號輸入、輸出電路，U10、SD卡接口電路。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，礦用隔爆兼本安型廣播音箱殼體內(nèi)電路分為兩部分:CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路及DSP處理電路，在CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路中，通過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路Ul對以太網(wǎng)信號對CAN信號的轉(zhuǎn)換，并且芯片中對網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行隔離，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與電源端口及主板間的隔離，通過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電源電路U2該電路為CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路供電，CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路實現(xiàn)CAN信號的輸出給DSP處理板使用；DSP處理板上，核心處理芯片U4，核心處理芯片Ul主要對接收到的信號進(jìn)行D/A處理，從而供給功放電路U6，接上喇叭以后就可以發(fā)出聲音，電源轉(zhuǎn)換電路U5為輸入本安DC12V，經(jīng)過轉(zhuǎn)換以后，輸出DC5V給主板上的部分芯片供電，同時通過電源模塊隔離后輸出另外一路DC5V給CAN芯片供電，實現(xiàn)電源與信號間的隔離，電源轉(zhuǎn)換電路同時能夠輸出一路DC3.3V電源給核心處理芯片供電，本廣播音箱支持呼叫功能，通過音頻輸入及按鍵控制電路U7實現(xiàn)手咪音頻信號的輸入，同時能夠通過按鍵選擇廣播、呼叫、播放音樂等功能的選擇，物理地址設(shè)置電路U8可以對每一臺廣播音箱進(jìn)行地址設(shè)置，同時能夠?qū)V播音箱進(jìn)行分組設(shè)置，實現(xiàn)音箱的物理分組功能，數(shù)字信號輸入、輸出電路U9完成音箱之間信號的傳輸，從而能夠井下音箱的覆蓋，SD卡接口電路UlO可以支持最大16G的SD卡插入，能夠節(jié)約信號傳輸?shù)膸挕?br> [0023]如圖2所示，CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路Ul包括HR601629E芯片，與HR601629E芯片連接的KSZ8041NLI芯片，與KSZ8041NLI芯片連接的主芯片LPC2366。外界的以太網(wǎng)信號接入后，首先通過HR601629E芯片對網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行隔離，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴及浪涌對主芯片造成損壞，網(wǎng)絡(luò)信號輸入后，通過KSZ8041NLI芯片對信號進(jìn)行采集處理，之后到主芯片LPC2366中進(jìn)行處理，之后轉(zhuǎn)換為CAN信號進(jìn)行傳輸。
[0024]如圖3所示，CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電源電路，電源經(jīng)過AC/DC變換后輸出DC12V電源，該電源接到圖中的J4端口，通過可恢復(fù)保險絲JK25-180對后端電源進(jìn)行保護(hù)，同時通過一個LM7805芯片使其輸出穩(wěn)定的DC5V給CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路中的其它部分供電。
[0025]如圖4所示，所述的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路U3包括兩個ADUM1201BRZ芯片，分別與兩個ADUM1201BRZ芯片連接的PCA82C251T芯片。該電路中共兩路CAN信號接口，CAN經(jīng)過信號通過ADUM1201BRZ隔離后，供給一只PCA82C251T芯片工作，從而實現(xiàn)CAN信號之間的相互隔離，提高信號的穩(wěn)定性。
[0026]如圖5所示，核心處理芯片U4，該芯片為全新的數(shù)字處理(DSP)芯片，采用DC3.3V供電，具有強(qiáng)大的數(shù)字處理功能，可以滿足廣播音箱中的信號處理，采用26M的晶振可以滿足芯片的正常使用。
[0027]如圖6所示，電源轉(zhuǎn)換電路U5，該電路輸入為本安的DC12V，自恢復(fù)保險絲JK90-900最高流經(jīng)電流為900mA，當(dāng)高于900mA時該保險絲電阻增大，從而使電路斷開，達(dá)到保護(hù)廣播音箱主板的功能，經(jīng)過K7805-500后，輸出穩(wěn)定的DC5V給主板供電，再經(jīng)過ASl117-3.3后輸出DC3.3V電源給核心處理芯片供電，該電路中的R)505S_1WR為DC5V輸入、DC5V輸出的隔離模塊，具有最高AC3000V的耐壓能力，該模塊輸出的CAN_VCC給數(shù)字信號輸入、輸出電路供電，實現(xiàn)電源與信號間的隔離，滿足煤礦使用要求。
[0028]如圖7所示，功放電路U6采用芯片TLV320AIC23，芯片TLV320AIC23的L+/L_、R+/R-為兩組喇叭接口，分別連接8 Ω /6W的喇叭。芯片TLV320AIC23是TI公司推出的一款高性能立體聲音頻編解碼器，輸入和輸出都具有可編程的增益調(diào)節(jié)功能，音頻信號通過SPK_IN輸入，經(jīng)過處理后，L+/L-、R+/R-為兩組喇叭接口，可以支持兩個8 Ω /6W的喇叭接入，該芯片供電電壓為DC5V。
[0029]如圖8所示，音頻輸入及按鍵控制電路U5主要實現(xiàn)對音頻的輸入及按鍵功能的選擇，圖中的MIC+/MIC-為手咪音頻信號的輸入，B_key、C_key、G_key為三個功能按鈕為呼口H、組播、廣播功能，同時經(jīng)過模式設(shè)置后可以進(jìn)行MP3的播放/暫停、前進(jìn)、后退，通過兩個SS8550LT三極管實現(xiàn)按鍵按下時狀態(tài)指示功能。
[0030]如圖9所示，物理地址設(shè)置電路U8采用3個M74HC165B1R芯片來進(jìn)行撥碼信號的采集機(jī)處理，該芯片供電電壓為VCC3，即為DC3.3V，每個芯片的每一管腳經(jīng)過IOK的上拉電阻進(jìn)行電壓的提高，當(dāng)撥碼撥下時，芯片所識別到的信號為高電平，經(jīng)過M74HC165B1R的處理識別后，傳輸給核心芯片進(jìn)行計算處理，從而記憶撥碼所定義的地址，實現(xiàn)主板的物理地址定義。物理地址設(shè)置電路U8共支持255個組設(shè)置功能及255個地址設(shè)置功能。
[0031]如圖10所示，數(shù)字信號輸入、輸出電路U9包括一高速數(shù)字隔離芯片ADUM1201BRZ，與高速數(shù)字隔離芯片ADUM1201BRZ連接的PCA82C251T芯片，與PCA82C251T芯片連接的支PCA82C251T芯片。高速數(shù)字隔離芯片ADUMl20IBRZ，支持多種通道配置及參數(shù)設(shè)置，該芯片實現(xiàn)CAN信號輸出的隔離，即主板接收到上游音箱的CAN信號后，一方面供給自己使用，同時將該路信號通過ADUM1201BRZ隔離后，供給一只PCA82C251T芯片工作，該芯片為CAN信號收發(fā)器，通過信號處理后為下一臺音箱提供CAN信號。[0032]如圖11所示，SD卡接口電路UlO采用一標(biāo)準(zhǔn)的SD卡座，卡座的1、2、5、7、11管腳為信號控制腳，接入到核心芯片中，起到讀取、存儲SD卡資料的作用，SD卡的工作電壓為DC3.3V，最大支持16G的SD卡插入。
[0033]如圖12所示，所述的密閉殼體為符合煤礦井下安全規(guī)范金屬或非金屬制成，共有5個喇叭口，其中兩個用于接喇叭，一個喇叭口用于接入AC127V電源，一個喇叭口用于接網(wǎng)線輸入，一個喇叭口用于接信號輸出，并且具有3個按鈕功能，分別為廣播、組播、呼叫功能，通過設(shè)置可以實現(xiàn)長按時為MP3的播放/暫停、上一首、下一首三種功能，該殼體密封性良好，可以滿足IP54的外殼防護(hù)等級，符合礦井使用要求。
[0034]工作過程:井下的交流電源AC127V輸入后，經(jīng)過AC/DC轉(zhuǎn)換輸出DC12V電源，該電源同時給CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路及DSP處理電路供電，CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路接收到上位機(jī)傳來的以太網(wǎng)信號，通過信號轉(zhuǎn)換后輸出CAN信號，DSP處理板輸入信號為CAN信號，經(jīng)過處理后，給功放電路以使其能夠播放出聲音及播放MP3，同時CAN信號經(jīng)過隔離后傳輸給下一臺廣播音箱，該廣播音箱具有3個按鍵，通過定義分別能實現(xiàn)呼叫及播放MP3的功能，手咪的接入能夠方便井下人員的使用，廣播主板上具有撥碼開關(guān)設(shè)置，能夠為每一臺音箱定義一個物理地址,便于以后的組網(wǎng)及維修維護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用隔爆兼本安型廣播音箱，包括密閉殼體和安裝在密閉殼體內(nèi)的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路及DSP處理電路，其特征是:所述的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路包括將以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成CAN信號的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路(U1)，與CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路(Ul)連接具有兩路CAN信號接口的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路(U3 )，給上述電路供電的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電源電路(U2 )，所述的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路(Ul)能承受AC1500V的耐壓要求； 所述的DSP處理電路包括與CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路(U3)連接將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的核心處理芯片(U4)，與核心處理芯片(U4)連接用于接喇叭的功放電路(U6)，與核心處理芯片(U4)連接用于選擇播放MP3音樂或者實現(xiàn)音箱之間、音箱與上位機(jī)之間的雙向?qū)χv的音頻輸入及按鍵控制電路(U7)，與核心處理芯片(U4)連接用于對各個音箱實現(xiàn)分組及地址定義的物理地址設(shè)置電路(U8)，與核心處理芯片(U4)連接用于連接其它音箱的數(shù)字信號輸入、輸出電路(U9)，與核心處理芯片(U4)連接的SD卡接口電路(UlO)，給DSP處理電路中的個電路供電的電源轉(zhuǎn)換電路(U5);所述的電源轉(zhuǎn)換電路(U5)能承受AC500V耐壓要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片電路(Ul)包括HR601629E芯片，與HR601629E芯片連接的KSZ8041NLI芯片，與KSZ8041NLI芯片連接的主芯片LPC2366。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號電路(U3)包括兩個ADUM1201BRZ芯片，分別與兩個ADUMl 201BRZ芯片連接的PCA82C251T 芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的核心處理芯片(U4)采用數(shù)字處理芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的功放電路(U6)采用芯片TLV320AIC23，芯片TLV320AIC23的L+/L-、R+/R-為兩組喇叭接口，分別連接8Q/6ff的喇叭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的物理地址設(shè)置電路(U8)采用3個M74HC165B1R芯片，每個芯片的每一管腳連接一 IOK的上拉電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的數(shù)字信號輸入、輸出電路(U9)包括一高速數(shù)字隔離芯片ADUM1201BRZ，與高速數(shù)字隔離芯片ADUMl20IBRZ 連接的 PCA82C251T 芯片，與 PCA82C251T 芯片連接的支 PCA82C251T 芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的SD卡接口電路(UlO)采用一標(biāo)準(zhǔn)的SD卡座，最大支持16G的SD卡插入，卡座的1、2、5、7、11管腳為信號控制腳，接入到核心芯片中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8任一項所述的礦用隔爆兼本安型廣播音箱，其特征是:所述的密閉殼體為符合煤礦井下安全規(guī)范金屬或非金屬制成，共有5個喇叭口，其中兩個用于接喇叭，一個喇叭口用于接入AC127V電源，一個喇叭口用于接網(wǎng)線輸入，一個喇叭口用于接信號輸出。
【文檔編號】H04H20/61GK203618114SQ201320815775
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】趙云, 李金 , 胡云濤, 王勵彬 申請人:徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司