基于MK7A23P混合脈寬方式調節(jié)音量的警報器設計
隨著報警器的多樣化和廣泛應用,有效地控制各種事故的發(fā)生。不同的應用場合要求不同的音源,因此對報警音源的種類要求越來越多。
警報器輸出音量大,通常在120 dB以上,因此輸出功率大,如果音量調節(jié)采用線性方式,效率僅為40%~60%,損耗功率大所需要的散熱片面積也大,不利于安裝和節(jié)能。
因此通常采用開關方式調節(jié)音量,效率可達85%~95%,但現(xiàn)有的警報器調節(jié)音量時音色改變,音量越小音色改變越大,且整體電路復雜。因此需要開發(fā)一種調節(jié)音量時音色不變、效率高、可產生多種報警音源,且電路簡單的大功率報警器。
文中分析了國際上通用的各種報警音源的基礎上,提出了一種混合開關方式調節(jié)音量的方法,并利用MK7A23P單片機以脈寬方式調節(jié)音量,解決了上述問題。MK7A23P單片機具有較強的抗干擾能力,內含RC振蕩器、WDT及復位電路,有ADC和PWM發(fā)生器,與其他系列單片機相比,省去了很多外圍元件,且價格低廉,適于各種工業(yè)控制器。
因此利用MK7A23P設計的大功率警報器,整體電路簡單、工作穩(wěn)定,提高了生產能力和產品的競爭能力。
1 利用MK7A23P組成的大功率警報器
1.1 國際上通用的報警音源分析
表1中列出了國際上通用的幾種報警音源的頻率和用途。
報警音源雖然種類多,但可分為3大類:一是兩種頻率改變狀態(tài);二是頻率快速連續(xù)改變狀態(tài);三是頻率慢速漸變狀態(tài)。圖1表示典型的3種音源的波形圖,這種波形可通過編程的方法得到高穩(wěn)定度的音源。
通過分析可知所有的音源為占空比為50%的方波,因此可利用調節(jié)脈沖寬度的方法調節(jié)音量。
1.2 常用的開關調節(jié)音量的方法及缺點
通常使用的脈寬方式調節(jié)音量的方法有兩種:一是在音源信號的每個周期內按照衰減要求比例衰減高電平時間,實現(xiàn)脈寬調節(jié)。由于頻率不變,因此基頻不變,但平均電壓降低從而可調節(jié)音量,如圖2所示。這種方法如果使用硬件電路實現(xiàn),則電路比較復雜,利用單片機實現(xiàn),則進行乘除法計算,要求運行速度很快。
二是音源信號和占空比可調的信號相乘也可實現(xiàn)脈寬調節(jié),但相乘的信號頻率應在15 kHz以上,圖3所示。
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