廣播自動(dòng)應(yīng)急切換器設(shè)計(jì)方案

楊宏偉

摘 要 廣播應(yīng)急切換設(shè)備是廣播前端播出環(huán)節(jié)的極為重要的一環(huán)。市場(chǎng)上這類產(chǎn)品較多，但是功能與價(jià)格不是很符合筆者所在電視臺(tái)前端播出的需要，為此自行開發(fā)設(shè)計(jì)了這款帶斷電直通、內(nèi)部墊樂、三路信號(hào)自動(dòng)切換、信號(hào)電平顯示與信號(hào)監(jiān)聽等功能的廣播自動(dòng)應(yīng)急切換器來滿足安全播出工作的要求。

關(guān)鍵詞 安全播出；自動(dòng)切換；報(bào)警

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）223-0104-02

《廣播電視安全播出管理規(guī)定》廣播中心實(shí)施細(xì)則中總控部分明確要求總控系統(tǒng)中應(yīng)配備應(yīng)急切換設(shè)備，新疆奎屯廣播電視臺(tái)在2007年設(shè)計(jì)總控系統(tǒng)時(shí)，自辦頻率配備有自動(dòng)應(yīng)急切換器，轉(zhuǎn)播頻率并未配備，轉(zhuǎn)播頻率在主用信號(hào)中斷后需人工切換至備用信號(hào)播出，是奎屯市廣播電視臺(tái)安全播出的一大隱患。2015年奎屯廣播電視臺(tái)制定了在轉(zhuǎn)播頻率的信號(hào)通路中加入自動(dòng)應(yīng)急切換設(shè)備的計(jì)劃。經(jīng)過考察現(xiàn)有的自動(dòng)應(yīng)急切換設(shè)備，發(fā)現(xiàn)功能不太符合我臺(tái)的需求，同時(shí)費(fèi)用偏高。決定自己開發(fā)制作自動(dòng)應(yīng)急切換器。

1 功能分析

根據(jù)需求確定自動(dòng)應(yīng)急切換器應(yīng)具備的功能：

1）是在主信號(hào)中斷時(shí)報(bào)警并能自動(dòng)切換至備信號(hào)，備信號(hào)也沒有時(shí)報(bào)警并應(yīng)切換到墊樂。

2）自動(dòng)切換時(shí)間可調(diào)。

3）自帶墊樂信號(hào)。

4）對(duì)主、備信號(hào)同時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)主信號(hào)正常備信號(hào)沒有時(shí)也報(bào)警提醒值機(jī)員及時(shí)解決備信號(hào)問題，同時(shí)墊樂信號(hào)啟動(dòng)作為備信號(hào)。

5）能夠在設(shè)備上直接監(jiān)聽主、備信號(hào)和墊樂信號(hào)。

6）要有三種信號(hào)的電平顯示，讓值機(jī)員可以直觀看到信號(hào)是否正常。

2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)以上需求，參考其他一些相關(guān)報(bào)警監(jiān)測(cè)類的電路，借鑒其中的設(shè)計(jì)思路，自行設(shè)計(jì)制作了符合奎屯臺(tái)需求的三選一廣播應(yīng)急自動(dòng)切換報(bào)警器。設(shè)備要具備斷電主信號(hào)直通功能。信號(hào)切換采用小信號(hào)繼電器，信號(hào)切換用機(jī)械式切換，減小電路產(chǎn)生的各種意外干擾。輸入輸出均采用平衡信號(hào)，內(nèi)部信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成不平衡信號(hào)以簡(jiǎn)化電路。報(bào)警切換電路利用經(jīng)過長(zhǎng)期使用過的安全可靠的電路。墊樂信號(hào)要具備斷電記憶，來電自動(dòng)播放功能。

信號(hào)處理流程如圖1。

主信號(hào)、備信號(hào)、墊樂信號(hào)送入由一組小信號(hào)繼電器組成的信號(hào)切換電路進(jìn)行選擇輸出。輸出信號(hào)分兩路，一路為設(shè)備輸出，一路送入平衡轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行平衡到不平衡的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的不平衡信號(hào)送入電壓跟隨器進(jìn)行處理，然后分三路分別送入電平顯示電路、信號(hào)監(jiān)聽電路、報(bào)警及切換電路。

3 電路設(shè)計(jì)

此設(shè)備需要具備長(zhǎng)期通電工作的情況下電路能穩(wěn)定可靠的工作，抗干擾能力要強(qiáng)。因此各個(gè)電路設(shè)計(jì)，集成電路型號(hào)的選擇就顯得尤為重要。

具體電路原理圖如圖2。

3.1 信號(hào)切換電路

主、備、墊樂三組信號(hào)使用全密封的小信號(hào)態(tài)繼電器來進(jìn)行切換。信號(hào)切換電路由兩組共四只小信號(hào)繼電器組成。

主信號(hào)、備用信號(hào)與墊樂信號(hào)二選一為一組，備用信號(hào)與墊樂信號(hào)為一組。每組信號(hào)采用兩只雙刀雙擲的小信號(hào)繼電器。具體電路如圖2。

主信號(hào)兩個(gè)聲道的正負(fù)極性信號(hào)接繼電器JDQ1與JDQ2的2、9腳。備用信號(hào)與墊樂信號(hào)兩個(gè)聲道的正負(fù)極性信號(hào)接繼電器JDQ3與JDQ4的2、9腳與4腳。備用信號(hào)與墊樂信號(hào)經(jīng)兩只繼電器選擇后接繼電器JDQ1與JDQ2的4、7腳。四只繼電器的信號(hào)輸出腳均為3、8腳。

工作原理：主信號(hào)接常閉觸點(diǎn)，可以保證在設(shè)備斷電后主信號(hào)能正常輸出。在主信號(hào)出現(xiàn)故障后JDQ1與JDQ2受控常開觸點(diǎn)閉合，這時(shí)備用信號(hào)經(jīng)JDQ3與JDQ4常閉觸點(diǎn)送到JDQ1與JDQ2的4、7腳，備用信號(hào)輸出。當(dāng)主備信號(hào)同時(shí)故障時(shí)，JDQ1與JDQ2，JDQ3與JDQ4的常開觸點(diǎn)均閉合，墊樂信號(hào)經(jīng)JDQ3與JDQ4的3、8腳送到JDQ1與JDQ2的4、7腳，此時(shí)JDQ1與JDQ2常開觸點(diǎn)閉合，墊樂信號(hào)從JDQ1與JDQ2的3、8腳輸出。當(dāng)主信號(hào)恢復(fù)正常時(shí)，JDQ1與JDQ2線圈掉電釋放，主用信號(hào)由2、9腳經(jīng)3、8腳輸出。當(dāng)主信號(hào)未恢復(fù)、備用信號(hào)恢復(fù)正常時(shí)，JDQ3與JDQ4線圈掉電釋放，備用信號(hào)由2、9腳經(jīng)3、8腳輸出到JDQ1與JDQ2的4、7腳，經(jīng)3、8腳輸出。

3.2 平衡轉(zhuǎn)不平衡電路

從JDQ1與JDQ2的3、8腳取一組平衡信號(hào)，送到INA117的2、3腳，經(jīng)INA117轉(zhuǎn)換后從6腳輸出一路不平衡信號(hào)?？偪叵到y(tǒng)傳輸?shù)囊纛l信號(hào)都是平衡信號(hào)，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽顯示時(shí)所需要的電路比較復(fù)雜，因此利用INA117將平衡信號(hào)轉(zhuǎn)為不平衡信號(hào)，簡(jiǎn)化后級(jí)信號(hào)處理電路。主、備信號(hào)的每個(gè)聲道需要一只INA117來進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，電路中一共需要4只INA117。

3.3 音頻分配電路

音頻分配電路采用NE5532運(yùn)放來完成。兩個(gè)聲道的平衡信號(hào)經(jīng)過INA117轉(zhuǎn)為不平衡信號(hào)后，分別送到NE5532的3腳與5腳，經(jīng)1腳與7腳輸出。因輸出需要為電平顯示電路、報(bào)警電路和監(jiān)聽電路提供音頻信號(hào)，所以NE5532采用電壓跟隨器方式工作，來提高電路帶負(fù)載的能力。主、備信號(hào)兩個(gè)聲道各用一只NE5532來做信號(hào)處理。

3.4 報(bào)警與信號(hào)切換控制電路

報(bào)警電路由LM567鎖相環(huán)集成電路與NE555時(shí)基電路為核心組成。LM567基本功能之一是用以識(shí)別某一定頻率的信號(hào)。在門限電壓以上的輸入信號(hào)落在其識(shí)別帶寬以內(nèi)時(shí)，輸出端就為低電平，否則輸出端為高電平。廣播音頻信號(hào)主要的頻譜分量在 1kHz左右，所以選取1kHz作為取樣信號(hào)的中心頻率，中心頻率由5、6腳間的電阻和6腳對(duì)地電容值決定，通過計(jì)算得出準(zhǔn)確值。自動(dòng)切換和告警電路用NE555時(shí)基電路作為遲滯比較器，其外圍電路R3，C5、D1組成延時(shí)電路。當(dāng)LM567的⑧腳輸出高電平時(shí)，12V電源通過R3對(duì)C5進(jìn)行充電，充電時(shí)間可以通過R3來調(diào)整；當(dāng)⑧腳輸出低電平時(shí)，電容C5通過D1放電。在使用時(shí)，我們把NE555的高觸發(fā)端⑥腳和低觸發(fā)端②腳連接起來，其電壓由C5的電位確定。當(dāng)主用信號(hào)正常時(shí)，LM567輸出低電平，電容的電位為OV，NE555輸出端③腳為高電平，繼電器不動(dòng)作，主用信號(hào)正常工作，指示燈LED2亮。當(dāng)主用信號(hào)中斷時(shí)，LM567輸出高電平，電容C5開始充電，直到C5充電到供電電壓的2/3時(shí)，NE555③腳為低電平，繼電器接點(diǎn)吸合，備用信號(hào)通道接通。同時(shí)⑦腳也為低電平，警鈴B1告警，指示燈LED1亮，提醒值班人員信號(hào)進(jìn)行了切換。這里延時(shí)時(shí)間t=1.1？R3*C5，根據(jù)延時(shí)需求對(duì)R3、C5取值。當(dāng)主用信號(hào)恢復(fù)時(shí)，LM567輸出低電平，電容C5通過D1放電，電位變?yōu)?，？NE555③腳變?yōu)楦唠娖?，繼電器接點(diǎn)斷開，主用信號(hào)又自動(dòng)投入工作，指示燈LED2亮。主、備信號(hào)各需要一套報(bào)警切換電路。

3.5 電平顯示電路

電平顯示電路采用LM3916來驅(qū)動(dòng)十段LED條形顯示模塊。

3.6 其他電路

墊樂信號(hào)采用成品MP3播放模塊，數(shù)字功放模塊、監(jiān)聽切換模塊均采用成品電路板，無需重新做電路設(shè)計(jì)。

該設(shè)備制作完成后，經(jīng)過測(cè)試，完全達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求。在奎屯臺(tái)前端總控系統(tǒng)與中波前端播出系統(tǒng)中經(jīng)過近兩年的實(shí)際使用，有效保證了安全播出工作。