Введение

Цель курсового проекта – разработать систему автоматического управления громкостью звука в аудитории. Необходимо обеспечить заданные запасы устойчивости по амплитуде и по фазе, при заданных показателях качества. При необходимости САУ следует скорректировать и вычислить параметры корректирующего устройства.

Системы автоматического управления создаются для того, чтобы автоматически, без непосредственного участия человека, поддерживать необходимый режим работы различных обслуживаемых этими автоматами объектов. Системы автоматического управления самостоятельно, без вмешательства извне либо поддерживают постоянной, либо изменяют по заранее заданному закону одну или несколько физических величин, характеризующих процессы, протекающие в обслуживаемых объектах.

За последние несколько десятилетий произошло множество изменений и новаций в развитии систем автоматического управления. Особенно широкое применение получили системы, автоматического поддержания какого-либо параметра (температуры, силы светового потока, громкости звука). Стремительное развитие и миниатюризация электронных радиоэлементов, позволила создавать устройства с небольшими габаритами и широкими функциональными возможностями. Также значительно уменьшилось и энергопотребление.

Существуют более простые САУ громкостью звука в помещении, например САУ [1], реализующая постоянное поддержание уровня громкости звукового сигнала, без учета возмущающих воздействий. Такая САУ не нашла широкое применение, так как на систему всегда действуют возмущающие факторы, такие как, внешний шум, материал покрытия стен помещения, электромагнитные помехи, температурные колебания и так далее. Из всех вышеперечисленных возмущающих факторов, наиболее значительным является уровень шума в помещении. Ведь, если в помещении находится небольшое количество людей, а, следовательно, шум, издаваемый ими невелик, то громкость звука из динамиков должна быть минимальной, так повышенный уровень громкости звука вызовет неприятные ощущения у человека, что приведет к меньшему усвоению им полезной информации. И наоборот, если в помещении высокая зашумленность, необходимо увеличить уровень громкости динамиков акустической системы. На уровень зашумленности, кроме издаваемого шума людьми в помещении, влияет также и другие воздействия, например, звук, издаваемый работающей машиной за окном. Это влияние система должна также учитывать.

Предлагаемая САУ, будет учитывать уровень громкости шума, взаимное влияния звукового сигнала от акустической системы на датчик, а также будет иметь защиту от перегрузок. Система должна также выдавать постоянный уровень выходного сигнала при некотором изменении входного.

Такая САУ может найти широкое применение в различных отраслях промышленности и в научных исследований.

САУ будет обладать простотой в управлении и наладке, будет обладать высокой надежностью, так как она не будет иметь механических движущихся частей и будет собрана на электронных компонентах, которые широко распространены, поэтому САУ будет имеет низкую стоимость и станет доступным широкому кругу потребителей.

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1. Описание функциональной схемы и принципа действия системы

   Проектируемая САУ, предназначена для автоматического поддержания уровня громкости звукового сигнала в аудитории, воспроизводимого лектором, в зависимости от уровня шума в помещении. Функциональная схема системы приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Функциональная схема САУ громкостью звука

Система автоматического управления громкостью звука состоит из акустической системы (АС), усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ), микропроцессора (МП), промежуточных усилителей (ПУ₁ и ПУ₂), микрофона (М₁) и датчика обратной связи, которым является микрофон (М₂).

Система работает следующим образом: звуковой сигнал х поступает от лектора на микрофон М₁, где он преобразуется в электрический сигал и усиливается промежуточным усилителем Пр₁ до уровня σ, воспринимаемого микропроцессором МП. С выхода микропроцессора сигнал μ поступает на вход УМЗЧ, где он усиливается и поступает на динамик акустической системы. В центре помещения расположен широконаправленный микрофон М₂, который улавливает все шумовые сигналы ξ, а также уровень звукового сигнала у, воспроизводимого динамиком акустической системы. Эти сигналы преобразуются микрофоном в электрический сигнал, который усиливается промежуточным усилителем ПУ₂, до уровня λ, который воспринимается микропроцессором. В микропроцессоре сравниваются сигналы σ и λ, и в зависимости от них МП вырабатывает сигнал μ. В итоге получается, что система следит за изменением разности громкости звукового сигнала, воспроизводимого лектором и усиленного усилителем с уровнем шума в помещении. При увеличении уровня зашумленности или при уменьшении уровня сигнала, поступаемого от лектора на вход микрофона М₁ – громкость звука, воспроизводимого акустической системой увеличивается и наоборот. Так как УМЗЧ имеет определенный максимальный коэффициент усиления, то при увеличении уровня зашумленности выше определенного значения, система должна отключить увеличение громкости выходного сигнала, то есть защитить усилитель от недопустимых перегрузок.