(57)【要約】  本発明は、拡声システム、拡声システムの制御装置、および拡声システムの監視装置に関する。変調データを制御装置と監視装置および／または監視装置ラインの端部との間で双方向通信することは、スピーカラインとスピーカの状態を常に監視することである。通信は、音響増幅器からスピーカへの音響ワイヤが存在することに基づき周波数多重化される。双方向データ通信と関連して、監視装置および／または監視装置ラインの端部に対する電源は音響周波数、実際に有利には音響増幅器により発生された２０ｋＨｚのパイロットトーンから抽出される。フィルタリングは、音響信号および／または通信信号および／または電力供給間の干渉を防止する。
2008519575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの監視装置と電送媒体を有する拡声システムであって、
監視装置は伝送媒体と接続されており、
監視装置は、供給周波数を備える、伝送媒体上のＡＣ電圧により電力供給され、
監視装置は、伝送媒体上の搬送波周波数を使用して通信信号を受信および／または送信し、
前記搬送波周波数は供給周波数とは異なる、ことを特徴とする拡声システム。
【請求項２】
請求項１記載の拡声システムにおいて、
拡声システムはさらに少なくとも１つのスピーカを有し、
スピーカは同じ伝送媒体上に存在する音響信号を受信する、ことを特徴とする拡声システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の拡声システムにおいて、
監視装置は伝送媒体の少なくとも１つの端部に接続されている、ことを特徴とする拡声システム。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の拡声システムにおいて、
拡声システムはさらに少なくとも１つのレベル監視装置を有し、
該レベル監視装置はＡＣ電圧のレベルを監視するように構成されている、ことを特徴とする拡声システム。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の拡声システムにおいて、
少なくとも１つのスピーカラインは伝送媒体である、ことを特徴とする拡声システム。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の拡声システムの制御装置において、
該制御装置は、伝送媒体上の搬送波周波数を使用して通信信号を受信および／または送信することによって監視装置をポーリングするように構成されている、ことを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の制御装置において、
制御装置は、エラーを報告する前に監視装置を複数回ポーリングするように構成されている、ことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項１から５までのいずれか一項記載の拡声システムの監視装置において、
少なくとも１つの電力ユニットを有し、
該電力ユニットは、供給周波数を備える、伝送媒体上のＡＣ電圧により監視装置に電力供給するように構成されており、
少なくとも１つの受信器および／または少なくとも１つの送信器を有し、
該受信器および／または送信器は、同じ伝送媒体上で搬送波周波数を使用して通信信号を受信および／または送信するように構成されており、
前記搬送波周波数は供給周波数とは異なる、ことを特徴とする監視装置。
【請求項９】
請求項８記載の監視装置において、
送信器は、監視装置および／またはスピーカの状態情報を送信する、ことを特徴とする監視装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の監視装置において、
送信器は送信に基づいてアクティベートされる、ことを特徴とする監視装置。
【請求項１１】
請求項８から１０までのいずれか一項記載の監視装置において、
少なくとも１つの電力蓄積ユニットを有し、
該電力蓄積ユニットは少なくとも１つのキャパシタおよび／または少なくとも１つのバッテリーおよび／または少なくとも１つの再充電可能バッテリーである、ことを特徴とする監視装置。
【請求項１２】
請求項８から１１までのいずれか一項記載の監視装置において、
監視装置には少なくとも１つのスピーカが割り当てられており、
該監視装置はスピーカの機能を、スピーカの少なくとも１つのコイルを流れる電流を管理することによって監視する、ことを特徴とする監視装置。
【請求項１３】
請求項８から１２までのいずれか一項記載の監視装置において、
供給周波数は１８ｋＨｚ以上または１００Ｈｚ以下、または直流（ＤＣ）であり、とりわけ２０ｋＨｚである、ことを特徴とする監視装置。
【請求項１４】
請求項８から１３までのいずれか一項記載の監視装置において、
搬送波周波数は可聴音響帯域よりも上であり、とりわけ７５ｋＨである、ことを特徴とする監視装置。
【請求項１５】
請求項８から１４までのいずれか一項記載の監視装置において、
通信信号は、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調された信号であり、とりわけ差分位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）変調された信号または２進差分位相シフトキーイング（バイナリＤＰＳＫ）変調された信号である、ことを特徴とする監視装置。
【請求項１６】
請求項８から１５までのいずれか一項記載の監視装置において、
通信信号はバイフェーズ符号化データを含む、ことを特徴とする監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景情報
本発明は、拡声システム、拡声システムの制御装置、および拡声システムの監視装置に関する。
【０００２】
拡声システムは、建物または空港のような公衆の場で公衆に情報通知し、楽しませるための音響システムである。また非常時には拡声システムは公衆に警報を与える。拡声システムは一連のスピーカおよび増幅器からなる。増幅器からスピーカラインエンドポイントへの正しい接続は、音声避難システムに対する規格ＥＮ６０８４９に適合しなければならない。現在の拡声システムでは、このことは例えばスピーカラインのエンドポイントをＤＣ電流によって監視することにより達成される。このＤＣ電流はワイヤまたはワイヤのシールドを通り、スピーカラインの１つのエンドポイントから増幅器へ、連続的なユニーク信号を送信することにより送られる。別の例は、インピーダンス測定または外部ワイヤを使用する監視である。
【０００３】
発明の利点
本発明による拡声システム、拡声システムの制御装置、および拡声システムの監視装置は、従来技術に対して１つのスピーカライン当りで２つ以上のエンドポイントを監視することができるという利点を有する。拡声システムのスピーカ配線に２つ以上のエンドポイントを有することができるので、設置が容易になり、かつ安価になる。伝送手段（スピーカライン）が分岐されている拡声システムはとりわけ有利である。第２に、拡声システム、拡声システムの制御装置、および拡声システムの監視装置は精度が高いという利点を有する。さらにスピーカ配線に適合する必要がない。請求されるシステムおよび装置は、音響配信と同時に動作する。
【０００４】
１つのスピーカラインに接続された多数の個別のスピーカを、特別の配線を必要とせずに監視できることは有利である。
【０００５】
拡声システムが少なくとも１つのレベル監視装置を有し、このレベル監視装置がＡＣ電圧、例えばパイロットトーン（２０ｋＨｚのＡＣ電圧）のレベルを監視するように構成されていると有利である。これにより低電力によるエラーが認識されるからである。
【０００６】
制御装置は、スピーカラインにローカルな、または一般的な入力および／または出力に対する可能性を形成するので有利である。
【０００７】
音響配信中に監視装置をポーリングすることは、拡声システムの状態、例えば伝送手段および／またはスピーカの状態が常に監視されるという利点を有する。このことにより拡声システムの信頼性が高まる。監視装置のポーリングによって、検出信頼性レベルが数倍も高まる。
【０００８】
監視装置の送信機を伝送に基づいてアクティベートすることの利点は、監視装置の電力消費が低いことである。つまり監視装置は高電力効率の利点を有する。電力効率が重要であるのは、拡声システムのすべての監視装置にパイロットトーンが供給されるからである。
【０００９】
さらに監視装置が少なくとも１つの電力蓄積ユニット、とりわけ少なくとも１つのキャパシタおよび／または少なくとも１つのバッテリーおよび／または少なくとも１つ再充電可能バッテリーを有すると有利である。なぜならこの場合、監視装置の電力消費が平等に分配されるからである。
【００１０】
７５ｋＨｚの搬送波周波数を使用することの利点は、７５ｋＨｚは６０ｋＨｚから離れていることである。というのは電力供給に対する２０ｋＨｚは６０ｋＨｚ成分（第３高調波）を生じさせるからである。また音響周波数レンジまでの間隔も十分に大きい。７５ｋＨｚの反対側は長距離のライン伝送問題を回避するのに十分に低い。すなわち７５ｋＨｚの搬送波周波数は、音響品質への影響を制限して、伝送レンジが１０００ｍまでであるという利点を有する。
【００１１】
位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調を使用することは高電力効率の利点を有する。位相シフトキーイング変調により、所定のＳ／Ｎ比で高いレベルの通信信頼性が達成される。
【００１２】
要約すると、拡声システム、拡声システムの制御装置、および拡声システムの監視装置は電力効率が高いという利点を有する。このことは、伝送およびＰＳＫ変調に基づき送信器をアクティベートすることにより行われる。別のフィーチャー、例えば音響、通信および電源間での干渉を防止するためのパッシブフィルタリング、および／またはＰＳＫ変調の低電力設計、および／またはスリープモードを備える低電力マイクロプロセッサの使用、および／または漏れ電流の小さいコンポーネントの使用、および／または電圧変換のためのスイッチングモード電源の使用は、高電力効率の要求を満たす。
【００１３】
さらなる利点は従属請求項および以下の説明より明らかになる。
【００１４】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。
図１は、拡声システムの構成のブロック図を示す。
図２は、制御装置および監視装置のブロック図を示す。
【００１５】
実施例の説明
変調データを制御装置と監視装置および／または監視装置ラインの端部との間で双方向通信することは、スピーカラインとスピーカの状態を常に監視することである。通信は、音響増幅器からスピーカへの音響ワイヤが存在することに基づき周波数多重化される。双方向データ通信と関連して、監視装置および／または監視装置ラインの端部に対する電源は音響周波数、実際に有利には音響増幅器により発生された２０ｋＨｚのパイロットトーンから抽出される。パッシブフィルタリングは、音響信号および／または通信信号および／または電力供給間の干渉を防止する。
【００１６】
図１は、スピーカ１０，監視装置１２，伝送手段１８および制御装置２０を有する拡声システムの構成を示すブロック図である。制御装置２０は増幅器デバイス２８に組み込まれている。増幅器デバイス２８はさらに音響増幅器２２とネットワークデバイス２４を有する。通信リンク２６は、ネットワークデバイス２４を音響増幅器２２および制御装置２０と接続する。制御装置２０と音響増幅器２２の出力端は伝送手段１８に接続されている。有利な実施例では伝送手段はワイヤまたはケーブルである。制御装置２０は伝送手段１９内のすべての通信を制御し、また増幅器デバイス２８へＩ２Ｃインタフェースを介して接続する。有利な実施例では制御装置２０は増幅器デバイス２８に組み込まれている。制御装置２０は通信プロトコルのマスタである。すべてのデバイス、とりわけ監視装置１２，１４および／または監視装置ラインの端部１６は固有のユニークなアドレスを有しており、このアドレスは設置者により選択される。制御装置２０はすべてのデバイス１２，１４，１６を、エラーが発生しているか否かをチェックするためにポーリングする。ポーリングは自動的に、接続された各デバイス１２，１４，１６を連続的にテストして、その動作状態をチェックする。監視装置１２，１４および／または監視装置ラインの端部１６が応答すると、そのデバイスはエラーを報告することができる。エラーはとりわけ、スピーカコイルエラーおよび／または電力供給エラーおよび／または通信エラーおよび／またはマイクロプロセッサエラーである。エラーが発生していなければ、監視装置１２，１４および／または監視装置ラインの端部１６は、すべてｏｋを報告する。監視装置１２，１４および／または監視装置ラインの端部１６がまったく応答しない場合、デバイスが機能不良であるか、または伝送手段１８に異常があると制御装置２０により仮定される。エラーが発生すると、制御装置２０はエラープロトコルをネットワークデバイス２４に報告する。監視すべき各スピーカ１０には１つの監視装置１２が割り当てられている。有利な実施例では、拡声システムはさらに監視装置の割り当てられていないスピーカ１０を有する。監視装置１２の機能は、スピーカコイルの接続がオープンでないことをチェックすることである。接続がオープンであることが検出されると、監視装置１２はエラーメッセージを制御装置２０に返信する。有利な実施例では、監視装置１２は、音響増幅器２２により発生された２０ｋＨｚパイロットトーンにより電力供給される。
【００１７】
スピーカ１０は伝送手段１８に接続されており、スピーカ１０は音響周波数レンジ、とりわけ５０ｋＨｚから１８ｋＨｚの周波数レンジ内の音響周波数を音響増幅器２２から受け取る。伝送手段１８のライン監視の端部は、スピーカ１０に割り当てられた監視装置１４および／または監視装置ラインの端部１６により実現される。監視装置１４および／または監視装置ラインの端部１６の機能は、伝送手段１８，例えばスピーカケーブルが相変わらず完全であるか否かをチェックすることである。監視装置１４および／または監視装置ラインの端部１６への通信が失敗すると、伝送手段１８に異常がある、例えばスピーカケーブルが破損しているか、または短絡していると制御装置２０により仮定される。
従ってラインエラーが発生される。有利な実施例では、監視装置ラインの端部１６は、音響増幅器２２により発生された２０ｋＨｚパイロットトーン（有利には２０ｋＨｚの供給周波数を有するＡＣ電圧）により電力供給される。有利な実施例では、監視装置１２，１４，１６が複数回、有利には５回から１０回ポーリングされ、監視装置１２、１４，１６が応答しないと仮定される前に各監視装置１２，１４，１６に応答の可能性が与えられる。監視装置の非応答には、スピーカラインの異常、および／またはスピーカの非接続、および／またはスピーカコイルの接続のオープンが含まれる。これにより間違ったエラーがネットワークデバイス２４に通報されるのが防止される。
【００１８】
図２は、監視装置１２および制御装置２０のブロック図を示す。監視装置１２にはスピーカ１０が割り当てられており、制御装置２０には音響増幅器２２およびネットワークデバイス２４が割り当てられている。スピーカ１０、監視装置１２、制御装置２０および音響増幅器２２の出力端は伝送手段１８に接続されており、この伝送手段１８は有利な実施例ではスピーカワイヤである。制御装置２０はマイクロプロセッサ３０、送信器３２、受信器３４、送信器のフィルタ３６、受信器のフィルタ３８、およびレベル監視装置４０を有する。一方、監視装置１２は、スピーカ監視装置４２、マイクロプロセッサ４４、送信器４６、受信器４８、電力供給部５０、送信器のフィルタ５２、受信器のフィルタ５４、および電力供給部のフィルタ５６を有する。監視装置１２のマイクロプロセッサ４４は通信を制御し、スピーカ１０を管理する。監視装置１２の電力供給部５０または監視装置ラインの端部の電力供給部は２つの主機能を有する。第１の機能は、電力供給部フィルタ５６からの電圧を監視装置１２で使用される電圧レベルに変換することである。第２の機能は、受信中のエネルギーを蓄積し、臨時のエネルギーを送信中に送出することである。なぜなら監視装置１２が送信しないとき電力消費は小さく、送信中に電力消費は増大するからである。負荷が変化するのを防止するために、電力蓄積ユニットが電力消費を均等に分散するために使用される。有利な実施例で電力蓄積ユニットはキャパシタである。有利な実施例でこのことは、一定の電力を電力供給部フィルタ５６から送出することによって達成される。デバイスが送信しないときに余剰電力がキャパシタに蓄積され、デバイスが送信を開始するとこの蓄積された電力が使用される。電力供給は２０ｋＨｚのパイロットトーンから引き出されるから、電力供給部５６のフィルタは他のすべての信号、とりわけ音響信号と通信信号が不必要に負荷されないようにする。監視装置１２の送信器４６はこのデータを符号化および変調する。送信器５２のフィルタは符号化され、変調されたデータを処理する。送信器５２のフィルタは増幅器、変成器、およびバンドパスフィルタを有しており、７５ｋＨｚ通信信号を伝送媒体１８上に存在する通常の音響信号に重畳する。送信器４６は送信が行われない間、伝送媒体１８から分離される。従ってすべての監視装置１２の、同時には１つの送信器４６だけが伝送媒体１８に接続される。受信器５４のフィルタはバンドパスフィルタであり、７５ｋＨｚ通信信号はこのフィルタを通過するが、他の不所望の信号は減衰される。通信信号および／または音響信号および／または電力供給のパイロットトーンに影響するのを防止するために受信器５４のフィルタの入力インピーダンスは高い。受信器４８自体はデータを復調し、復号化し、データがマイクロプロセッサ４４で使用できるようにする。さらに監視装置１２のスピーカ監視装置４２はスピーカ１０のコイルを流れる電流を管理する。２０ｋＨｚパイロットトーンが存在するので、最小に電流が常にスピーカ１０のコイルに流れる。この電流がスピーカ１０の故障のため過度に低いレベルであると、このスピーカの状態が監視装置１２のマイクロプロセッサ４４に報告される。制御装置２０のマイクロプロセッサ３０は通信を制御し、電力供給を管理し、ネットワークデバイス２４と通信する。制御装置２０はその電力供給をネットワークデバイス２４および／または増幅器デバイスから直接受け取る。送信器３２，受信器３４、送信器３６のフィルタ、および受信器３８のフィルタの構成と機能は、監視装置１２の送信器４６、受信器４８、送信器５２のフィルタ、および受信器５４のフィルタとほとんど同じである。さらにレベル監視装置４０はＡＣ電力電圧の実際のレベルを測定し、有利な実施例では２０ｋＨｚパイロットトーンのレベルも測定し、測定結果をマイクロプロセッサ３０に報告する。このレベルは伝送媒体１８の負荷に依存し、種々の装置および状況で変化し、使用されるケーブル（ワイヤ）長、使用されるスピーカの形式、およびスピーカ１０の数に依存する。
【００１９】
有利な実施例では、制御装置２０のマイクロプロセッサ３０および／または監視装置のマイクロプロセッサ４４はスリープモードを有する低電力型マイクロプロセッサであり、通信が行われていない間はスリープモードとなるように構成されている。
【００２０】
制御装置とスピーカの監視装置および／または監視装置ラインの端部との間の通信は特別のワイヤ（ケーブル）を設置しなくても実行される。なぜならただ１つの伝送媒体はスピーカケーブルだからである。音響品質に及ぼす影響を最小にするため、次の通信トポロジーが通信信号に対して使用される。搬送波周波数は可聴音響帯域よりも上であり、有利には５５ｋＨｚから９０ｋＨｚの間である。
【００２１】
有利な実施例では搬送波周波数は７５ｋＨｚである。従って通信は聞き取れない。通信データを制御装置から監視装置および／または監視装置ラインの端部へ伝送するために、有利な実施例では２進差分位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）が使用される。２進ＤＰＳＫでの「２進」は、２つの異なる位相−９０°と＋９０°だけが可能であることを意味する。ＰＳＫ変調は、その最良ビット誤り率対Ｓ／Ｎ比に対して使用される。従って所定のノイズレベルで所定のビット誤り率を達成するためには電力の小さいことが要求される。ＤＰＳＫが使用されるのは、搬送波周波数が伝送されず、受信器で位相基準が使用されないからである。この問題を克服するために差分符号化が使用される。復調には差分コヒーレント復調が使用される。さらにバイフェーズ符号化（マンチェスターコード）が有利な実施例で適用される。基本的にバイフェーズ符号化は、半ビット間隔で常に遷移することによって統計的データとタイミング問題を克服する。「１」は、中央クロックでのハイレベルからローレベルへの変化により、「０」は中央クロックでのローレベルからハイレベルへの変化により表される。このことは、中央点には常に遷移が存在し、従って同期が維持されることを意味する。別の実施例では、バイフェーズ符号化がエラー検出の一種として使用される。なぜなら遷移が中央点に発生しない場合にはエラーが発生しているからである。
【００２２】
別の実施例ではＡＣ電圧の供給周波数、すなわちパイロットトーンは可聴音響帯域の外にあり、および／または１８ｋＨｚ以上、または直流（ＤＣ）を含み１００Ｈｚ以下である。
【００２３】
さらに別の実施例では、レベル監視装置がＡＣ電圧（パイロットトーン）のレベルを監視するように構成されており、このレベル監視装置はスタンドアローンデバイスであり、および／または音響増幅器内にある。
【００２４】
別の実施例では、スピーカの故障および／またはスピーカケーブルの故障をチェックする他に、制御装置と監視装置との間の通信が入力および／または出力の一般的制御のために使用される。一般的な入力制御の例は音量の制御および／またはバックグランド音楽の選択である。一般的な出力制御に対する例は消音制御、および／または警報指示器および／または信号のスイッチオン／オフである。
【００２５】
さらに別の実施例では、電力蓄積ユニットは少なくとも１つのキャパシタおよび／または少なくとも１つのバッテリーおよび／または少なくとも１つの再充電可能バッテリーである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、拡声システムの構成のブロック図を示す。
【図２】図２は、制御装置および監視装置のブロック図を示す。
【図１】
2008519575.tif 000003
【図２】
2008519575.tif 000004