专利名称：音频信号调制器的制作方法
技术领域：
音频信号调制器技术领域[0001]本实用新型属于声波、超声波定位技术领域，具体涉及一种可用作定位信号源的音频信号调制设备。
背景技术：
[0002]声波、超声波定位技术是重要的室内定位技术之一，其原理是在被测目标与参考点上设置声波发送和接收装置，利用声波从发送到接收的时间推算被测目标距离参考点的距离从而确定对被测目标相对参考点的位置。音频信号调制器是这种室内定位技术应用中的重要设备，现有的音频信号调制器的输出功率为固定值，一个音频信号调制器往往被用于覆盖有定位需要的整个场所，定位精度较低，另外，现有的音频信号调制器的发射角度为定值，现场安装时有时会受到局限。实用新型内容[0003]本实用新型的目的是提供一种输出功率可调、发射角度可变的音频信号调制器，使其能够更好地适应定位精度要求较高的室内定位应用场合。[0004]本实用新型的主要技术方案是:[0005]一种音频信号调制器，包括依次电连接的信号产生电路、信号滤波放大电路和发射咪头，还包括为上述各电路供电的电源电路，所述信号滤波放大电路的放大倍数可调。[0006]所述电源电路为优选米用Power Integration公司的TNY274芯片作为核心芯片的交流输入、直流输出变换电路。[0007]所述信号产生电路优选设有STCxxPWM系列主控芯片，并设有UART接口。[0008]信号滤波放大电路包括依次连接的LC低通滤波器和运算放大器，所述运算放大器的反馈通路上设有数字电位器。[0009]对于前述的任意一种所述音频信号调制器，还设有壳体和底座，所述壳体和底座之间万向铰接，所述电源电路、信号产生电路和信号滤波放大电路所在的PCB板内置于所述壳体内，所述发射咪头嵌于所述壳体上。[0010]所述壳体可以为球形中空壳体，由上壳和下壳相扣合组成，所述PCB板固定于所述下壳中，所述上壳上设有发射槽和LED安装孔。[0011]本实用新型的有益效果为:[0012]输出信号的峰值在一定范围内任意可调的数字电位器的设置，使得所述音频信号调制器的输出功率精确可调，特别是可以调节到适应于较小覆盖区域的输出功率，使得一个室内场所可以应用多个所述音频信号调制器实现分区域定位，从而提高定位精度。[0013]由于采用壳体和底座相结合的分体结构，且壳体与底座之间万向铰接，使得在底座被固定安装好后，仍可以根据现场安装环境的特点、覆盖区域范围等需要调节壳体相对于底座的角度以获得适宜的发射角度。[0014]所述壳体可以对电路起到很好的机械防护、防尘作用，并且由于其由上、下壳扣合组成，使得电路部分的安装、配置、维修更换等操作更加便捷。
[0015]图1是本实用新型的一个实施例的信号产生电路电路图；[0016]图2是本实用新型的一个实施例的信号滤波放大电路电路图；[0017]图3是本实用新型的一个实施例的机械结构示意图；[0018]图4是本实用新型的一种安装效果示意图。
具体实施方式
[0019]本实用新型公开了一种音频信号调制器，包括依次电连接的信号产生电路、信号滤波放大电路和发射咪头(或称发射头，即发音设备)，还包括为上述各电路供电的电源电路，其中所述信号滤波放大电路的放大倍数可调。[0020]所述电源电路可以实现交流220V输入，直流5V和直流24V两路输出，总功率可达5W,核心芯片采用Power Integration公司的TNY274，该芯片具有简单的开/关控制，无需环路补偿，可通过BP/M引脚电容值可选择不同的电流限流点，引脚布局能简化PCB板上的散热铺铜，扩大了漏极与其它引脚间的爬电距离，提高了应用的可靠性；电源模块电路经过严格的测试，完全符合相关标准。[0021]所述信号产生电路优选STCxxPWM系列芯片作为其主控芯片，用主控芯片的PWM功能完成指定频率的产生与调制；还设有UART接口，可用以同具有RS-232接口的串行设备通信，以接收发射功率设定参数。如图1所示，该芯片的IO 口 P34管脚作为LED显示控制端；利用XTALl和XTAL2引脚外接石英晶体Yl和微调电容C21、C22，从而使该单片机使用内部时钟。STCxxPWM系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，单速度快8-12倍；内部集成专用复位电路，2路PWM，针对强干扰场合，可完全满足声波、超声波技术应用的频率范围。[0022]所述信号滤波放大电路包括依次连接的LC低通滤波器和高速、高精度、宽带通运算放大器，所述运算放大器的反馈通路上设有数字电位器。所述信号产生电路输出的PWM信号经过图2所示的LC低通滤波器(标识有IN_PWM的端为其输入端)滤除低频杂音，得到较为纯净的PWM波形，再经过以TLE2142芯片为核心的运算放大模块进行放大后经发射咪头发射出去。放大后的电压值最大可达到24V。数字电位器选取X9C103，该芯片是100阶数字电位器，片内包含99个电阻单元的电阻阵列；在每个单元之间和两个端点都有被滑动单元访问的抽头点，滑动单元的位置由CS、U/D和INC三个输入控制端，并将选定状态保存在非易失性存储器中，在下一次上电时重新调用。X9C103与R17构成运放反馈电阻，数字电位器的阻值决定运算放大器的放大倍数。在数字电位器的作用下，所述信号滤波放大电路的输出信号的峰值可在2V-24V之间任意调节，以达到控制该调制器输出功率的效果。[0023]PWM输出以及数字电位器的调节均由该调制器的核心控制器件MCU控制实现。[0024]如图3所示，对于前述的任意一种所述音频信号调制器，还设有壳体和底座1，所述壳体和底座之间万向铰接，所述电源电路、信号产生电路和信号滤波放大电路所在的PCB板(优选集成于一块PCB板上)内置于所述壳体内，所述发射咪头9嵌于所述壳体上,所述壳体对各电路及发射咪头起到很好的保护作用。壳体和底座之间万向铰接，使得该音频信号调制器可支持至少90°的发射角度调节，因此可适应各种现场安装环境。[0025]所述壳体的内部空间主要用于容纳电气部分，包括各电路所在的PCB板、电源线5、LED灯、发射咪头等，所述壳体优选为球形中空壳体，其由上壳7和下壳6相扣合组成，且上壳和下壳优选为壳体的一半大小，即均为半球状薄壳结构，方便该调制器的组装，所述PCB板11固定于所述下壳中，所述发射咪头通过固定螺柱10固定于所述PCB板上，所述上壳上对应设有发射槽和LED安装孔8，分别用于插装发射咪头和LED灯。[0026]所述底座的主体大致为碟形薄壳结构，碟口确定的平面为所述底座的底面，其定义了所述音频信号调制器的安装基面，所述下壳与底座之间设有连接杆，所述连接杆的两端为球体，两所述球体分别与所述下壳和底座的相应连接处构成球铰，所述连接杆为空心杆，其中空部分用于电源线的走线。[0027]所述底座的碟形边缘的侧面优选设有缺口，所述底座的碟形的内侧固定设有弹性卡片12，电源线位于底座内的部分由弹性卡片卡夹，电源线末端自所述缺口引出，因此不妨碍所述底座的安装，而除了末端外，其余部分全部在机械结构件的内部，既美观，又安全。所述弹性卡片位于所述缺口与所述底座中心之间。[0028]所述下壳上设有PCB板安装面，用于PCB板的平面定位，所述安装面上还设有定位柱14，用于PCB板的角向定位，所述PCB板的安装面优选靠近所述上、下壳相扣合的交界面，此处空间较大，便于安装操作，所述发射槽和LED安装孔的轴线垂直于所述PCB板安装面，并正对所述发射咪头和LED灯的安装位置，为了让发射咪头和LED灯末端接近上壳的外面边缘，发射咪头和LED灯距离PCB的高度必须较高，因此在所述发射槽和LED安装孔的边缘设有向所述上壳的内部延伸的引导套，起到一定的加固和提高刚性作用，使发射咪头和LED灯的安装更稳固。所述下壳上用于连接所述连接杆的接口的位置优选满足如下要求:当所述连接杆的延长线贯穿所述底座和壳体的中心时，所述交界面与所述底座的底面呈30-60度夹角，相应地所形成的发射角度为30-60度，处于一个常常使用的且易于调节的区间。所述下壳上设有配置窗口 15，利用升级配置工具从该配置窗口进行信号配置操作，可完成发射功率与发射码的相关设置。[0029]所述球铰可以通过如下结构实现:所述下壳和底座上分别设有向外突出的上环形凸台和下环形凸台，所述上、下环形凸台上分别设有内球面，所述上、下环形凸台的外部还分别同轴套设有上底盖13和下底盖2，所述上底盖和下底盖分别固定安装在所述下壳和底座上，所述上底盖和下底盖上分别设有内球面，所述两球体分别嵌于所述上环形凸台的内球面与上底盖的内球面之间以及所述下环形凸台的内球面与下底盖的内球面之间且所述球体的外球面与相应的内球面相贴合，所述连接杆为分体结构，由球形的尼龙连接球4和一端为球形、另一端呈杆状的尼龙球杆3可拆卸固定连接组成。[0030]组装时，首先焊接完成所述PCB板，将两相交流电线穿过尼龙球杆，并焊接在PCB板的交流焊盘上，将尼龙连接球放于下壳上，找到定位柱14，确定PCB板与固定螺柱10对齐，确定LED等与安装孔8对准，将发射咪头9固定于上壳7的发射槽内，并将射咪头9与PCB板上的AMP接插件相连；做好以上的工作后，将上壳7扣在下壳6上，并用螺丝固定，将尼龙连接球4放于上底盖13中，固定上底盖13与下壳6，将下底盖2与底座I通过固定螺丝连在一起，按照以上步骤，调制装置装配完成，然后给装置接上220V交流电，通过配置孔15，利用升级配置工具进行调制装置的信号配置操作，完成发射功率与发射码的相关设置。最后将配置好的调制装置根据现场的情况进行安装，发射角度可通过调整尼龙连接球4和尼龙球杆3来完成。图4是将所述音频信号调制器安装于铅直墙面上的效果图，图中虚线所示为所述壳体调整角度后的位置。[0031]本实用新型可用作室内定位的信源，由于其输出功率精确可调，因此所适应的区域范围大小可变，因此特别是可以用作一个室内场所中划分的各覆盖范围不同的区域的定位信源，有利于提高定位精度。同时，其机械结构的改进使其支持至少90度的发射角度调节，易于安装、走线和调试。从而适应了近年来人们对如大型商场、机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境的定位与导航需求，是声波、超声波技术的应用延伸。
权利要求1.一种音频信号调制器，其特征在于包括依次电连接的信号产生电路、信号滤波放大电路和发射咪头，还包括为上述各电路供电的电源电路，所述信号滤波放大电路的放大倍数可调。
2.如权利要求1所述的音频信号调制器，其特征在于所述电源电路为采用PowerIntegration公司的TNY274芯片作为核心芯片的交流输入、直流输出变换电路。
3.如权利要求1所述的音频信号调制器，其特征在于所述信号产生电路设有STCxxPWM系列主控芯片，并设有UART接口。
4.如权利要求1所述的音频信号调制器，其特征在于所述信号滤波放大电路包括依次连接的LC低通滤波器和运算放大器，所述运算放大器的反馈通路上设有数字电位器。
5.如权利要求1、2、3或4所述的音频信号调制器，其特征在于还设有壳体和底座，所述壳体和底座之间万向铰接，所述电源电路、信号产生电路和信号滤波放大电路所在的PCB板内置于所述壳体内，所述发射咪头嵌于所述壳体上。
6.如权利要求5所述的音频信号调制器，其特征在于所述壳体为球形中空壳体，由上壳和下壳相扣合组成，所述PCB板固定于所述下壳中，所述上壳上设有发射槽和LED安装孔。
7.如权利要求6所述的音频信号调制器，其特征在于所述底座的主体为碟形薄壳结构，所述下壳与底座之间设有连接杆，所述连接杆的两端为球体，两所述球体分别与所述下壳和底座的相应连接处构成球铰，所述连接杆为空心杆。
8.如权利要求7所述的音频信号调制器，其特征在于所述底座的碟形边缘的侧面设有缺口，所述底座的碟形的内侧固定设有弹性卡片。
9.如权利要求8所述的音频信号调制器，其特征在于所述PCB板的安装面靠近所述上、下壳相扣合的交界面，所述发射槽和LED安装孔的轴线垂直于所述PCB板安装面，所述发射槽和LED安装孔的边缘设有向所述上壳的内部延伸的引导套，所述下壳上用于连接所述连接杆的接口的位置满足如下要求:当所述连接杆的延长线贯穿所述底座和壳体的中心时，所述交界面与所述底座的底面呈30-60度夹角。
10.如权利要求9所述的音频信号调制器，其特征在于所述球铰通过如下结构实现:所述下壳和底座上分别设有向外突出的上环形凸台和下环形凸台，所述上、下环形凸台上分别设有内球面，所述上、下环形凸台的外部还分别同轴套设有上底盖和下底盖，所述上底盖和下底盖分别固定安装在所述下壳和底座上，所述上底盖和下底盖上分别设有内球面，所述两球体分别嵌于所述上环形凸台的内球面与上底盖的内球面之间以及所述下环形凸台的内球面与下底盖的内球面之间且所述球体的外球面与相应的内球面相贴合，所述连接杆为分体结构，由球形的尼龙连接球和一端为球形、另一端呈杆状的尼龙球杆可拆卸固定连接组成。
专利摘要本实用新型涉及一种音频信号调制器，其电气部分包括依次连接的信号产生电路、信号滤波放大电路和发射咪头，还包括为上述各电路供电的电源电路，所述信号滤波放大电路包括依次连接的LC低通滤波器和运算放大器，所述运算放大器的反馈通路上设有数字电位器；其机械部分包括壳体和底座，所述壳体和底座之间万向铰接，电气部分的主体置于所述壳体内，发射咪头嵌于所述壳体上。本实用新型输出功率可调，可用作各种不同大小区域的定位信源，有利于提高定位精度，且支持90度的发射角度调节，易于走线和安装。
文档编号H03J5/24GK202957792SQ20122064343
公开日2013年5月29日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者袁克亚, 齐宇丰, 王占宏 申请人:北京购阿购技术服务有限公司