加拿大的亞伯達省政府 (the Government of Alberta) 的 PXI 架構聲音矩陣切換 -- 包含觸控式螢幕控制

Author(s):
Ken Lawton - 加拿大亞伯達省政府(the Government of Alberta)

Industry:
Electronics

Products:
Data Acquisition, LabVIEW, PXI/CompactPCI, Switch Executive

The Challenge:
為 12 年的客制數位聲音強化系統操作，尋找備份的聲音解決方案，以用於亞伯達立法機構的秋季會議

The Solution:
使用 PXI/SCXI 組合機箱、21 吋 LCD 觸控式螢幕，與 5 組NI PXI-2501 FET 切換模組，建構聲音矩陣切換，以建置完整的備份解決方案

簡介：

參議院與立法院的廣播聲音應用，必須由 1 個操作員於操作台上處理大量的麥克風。今日最先進的解決方案，一般均以數位聲音技術整合數位訊號處理。此份文件將詳述搭配 NI 硬體與軟體的應用，並透過 21 吋的 LCD 觸控式螢幕操作台，建立類比聲音矩陣的切換。最後該系統達成低價位與低複雜度的目標。在 1992 年，加拿大的亞伯達省政府 (the Government of Alberta) 為立法機關的最新數位聲音系統，投資美金 $500,000。通用的數位聲音處理系統，或稱 UDAPS，為執行聲音系統功能的數位訊號處理器。設備安裝包含客制的操作台，以選擇不同的麥克風。12 年後，此客制的單一操作台已不敷使用並發生故障。雖然對操作台進行修復，但後續仍不斷地發生故障，而需要尋找備用系統。我們僱請 AVW-TELAV 進行設定，並於花費 $16,000 美金租用現成的會議系統，以因應剩下數個禮拜的會期。我們的專案小組則於系統產生故障時，隨時進行替換 UDAPS 的程序。由於想要將數個月的專案期縮短，則必須著手設計新的會議系統。反之，備用的解決方案可能花費更多的專案時間，並可能無法徹底解決將來秋季與春季會期的 UDAPS 故障情形。最後使用 UDAPS，並要能讓備用系統就定位，應該就是伊莉莎白女皇二世排定發表演說的亞伯達省百年紀念；時為 2005 年 5 月。最後，NI 建立了僅花費美金 $50,000 預算的備用系統，整整省下 $100,000 美金 – 還避免了皇室來訪時，系統萬一發生故障所可能造成的尷尬場面。

硬體：

現有的 UDAPS 聲音系統一次最多僅可啟用 4 組麥克風。透過 NI PXI-2501 FET 切換模組，可設定雙線式的四元組 6x1 多工器。當每組僅啟動 1 個輸入時，則可完美地傳輸聲音。於同時啟用 2 個或以上的通道，則輸出準位將依一定比例出現衰減。使用自動增益控制或其他方法，則可消除此衰減效果；但是仍有其他替代方法。透過某些簡單的改變，且不造成訊號衰減，NI PXI-2501 可切換 Line Level Audio 的 24 個通道。雖然 PXI-2501 內建操作放大器，但是外接的匯集放大器機箱，各邊仍包含防反饋器 (Feedback Resistor) 的 Analog Devices OP275 操作放大器，以達成最佳的聲音效果。完整的電腦控制套件，包含 1 組 NI PXI 整合機箱；5 組 FET 介面卡；1 組容錯與過載的 NI PXI-6052E 類比輸入多功能資料擷取卡；1 組於外接匯集放大器中控制音量的類比輸入與輸出。在機箱的 SCXI 部份，共有 4 組 NI SCXI-1127 模組；每模組包含 32 個獨立繼電器，並於電路板上配備 LED 指示燈。處理器為執行 Windows XP 的 NI PXI-8186；Stealth 的21 吋 LCD 觸控式螢幕；1 組包含 RS232 滑鼠接頭的 SV-2100。透過包含 RS232 與 CAT5 的 NTI XTENDEX KVM，LCD 即裝置於操作台前方位置。

聲音強化：

目前立法委員的桌面上，均包含 1 組麥克風、擴聲器，與 LED。顯然地，要即時切換 100 個額外的擴聲器可能會發生一點困難。相反的，在主要系統故障時，可於主要走道安置 4 組 Frazier 1482 擴聲器。於每個角落僅使用 1 組擴聲器，即可產生足夠的強化效果，並且不會造成其他的問題。當 UDAPS 系統漸漸不堪使用，此款設計則可完美地執行數種功能。

LabVIEW：

第一個步驟，即必須針對操作台與 UDAPS 之間的協定進行解碼，接著開發 LabVIEW 應用以取代原來的操作台。一旦決定其間的協定，則開發最後的 VI 以模擬 UDAPS、操作台；或兩者均以現有系統的模式為基礎。此概念可同時執行 2 組系統，並針對電視轉播與次要的聲音強化，可於極短時間內進行系統替換。虛擬的操作台按鈕均讀取為按鈕值的陣列；變更操作台切換資料方面，定序器 (Sequencer) 將依照各位元進行步驟，並根據切換值的變化執行相對應的作業。若未變更切換形式，則軟體將測試目前的 FET 與繼電器切換，以確保僅啟用正確的作業點。如擴聲器過載、手動與自動模式的特殊功能，將於基礎的切換功能上大幅增加系統的複雜度。

         

 

       

　　

 

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Ken Lawton
加拿大亞伯達省政府(the Government of Alberta)

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