一種基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統的製作方法
2024-02-24 07:17:15
專利名稱：一種基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統。
背景技術：
目前市場上主要的舞臺造景互動系統有兩種，LED地磚顯示屏及數字式調光器控 制的燈光系統。LED地磚顯示屏是目前市場上較新穎的用於舞臺虛擬造景與表演互動的裝置，但 其與舞臺的互動效果主要來自後臺對於顯示屏圖像燈光的控制，難以真正實現同時同步的 對舞臺節奏的互動反饋，且其結構複雜，成本較高也是其難以打入大眾市場的主要因素。數字式調光器是市場上應用比較廣泛的一種燈光控制裝置，其成本較低，但對人 力的要求較高，且在實現舞臺實時互動方面有一定難度。且其裝置較大，布線複雜，不易拆 卸運輸。
發明內容本實用新型設計的目的是設計一種成本低，輕便，且能更實時的基於壓電聚合薄 膜的無線舞檯燈光控制系統。為達上述目的，本實用新型針對已經有的燈控系統的不足，採用了壓電感應模塊 採集踩步，跳躍產生的壓力信號的變化，並將壓力信號轉化成電信號通過無線發射器進行 無線發射，然後通過一個無線接收器控制繼電器模塊將信號轉化為繼電器觸點的開斷以達 到控制燈具的作用。本實用新型提出的基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，包括壓力感應地 毯和燈具，其中壓力感應地毯由信號處理及發射模塊1、毯體2和壓電感應模塊3組成，信 號處理及發射模塊1上設有無線發射器18，所述壓電感應模塊3由絕緣薄膜36和壓電薄 膜37組成，壓電薄膜37位於兩片絕緣薄膜36之間，相鄰的壓電感應模塊3之間採用並聯 方式通過軟導線4連接，並聯後的壓電感應模塊3位於毯體2上，其引出的正、負端分別連 接信號處理及發射模塊1輸入端；所述燈具由信號接收及燈具組控制模塊7和鐳射燈具組組成，信號接收及燈具組 控制模塊7上設有電源開關8、繼電器9、接收端電源指示燈10和無線接收器33，鐳射燈具 組通過軟導線連接信號接收與燈具組控制模塊7 ；信號處理及發射模塊1上的無線發射器 18與信號接收與燈具組控制模塊7的無線接收器33無線連接。本實用新型中，所述信號處理及發射模塊1包括無線發射器18、第一級運算放大 器19、第二級運算放大器22、反饋電阻、限流電阻、反饋電容和穩壓二極體，第一級運算放 大器19的負輸入端連接壓電感應模塊3並聯後的輸出端，第一級運算放大器19的兩端分 別並聯第一級運算放大器反饋電阻12和第一級運算放大器反饋電容14，完成電荷的放大； 放大後的電荷串聯串接電阻17之後與第二級運算放大器22的輸入端連接；第二級運算放 大器22的兩端並聯第二級運算放大器反饋電阻16，第二級運算放大器22的輸出端連接無線發射器18，第一級運算放大器19正電源端接有限流電阻13，負電源端接有限流電阻21， 正輸入端接有串接電阻23，串接電阻23另一端接有調零電位器M ；第二級運算放大器22 正輸入端接有串接電阻25，串接電阻25另一端接有調零電位器26。本實用新型中，所述信號處理及發射模塊1上還設有電源指示燈5和電源開關6 ； 電源指示燈5串聯保護電阻30，電源指示燈5連接電源開關6，電源開關6連接電源27，電 源開關6與電源27串聯電路上有負電源電容觀和正電源電容四，負電源電容觀兩端並聯 負電源電阻31，正電源電容四兩端並聯正電源電阻32。本實用新型中，所述信號接收與燈具組控制模塊7設有無線接收器33、電壓驅動 器56、555定時器43和繼電器9，無線接收器33與無線發射器18無線連接，接收無線發射 器18發出的信號，無線接收器33與電壓驅動器56的輸入端連接，電壓驅動器56的輸出端 接RC微分電路電容41，RC微分電路電容接555定時器43，555定時器43的輸出端接三極 管47，三極體47的集電極接電壓源46，發射極分別接電阻和電壓驅動器56 ；電壓驅動器56 連接繼電器9，與三極體發射極連接的電阻連接鐳射燈具組58。本實用新型中，無線接收器33連接無線接收端電源34。本實用新型中，電壓驅動器56連接驅動器電源35。本實用新型中，第一級運算放大器19連接第一級運算放大器正電源3V穩壓二極 管15，第二級運算放大器22負電源連接第一級運算放大器負電源3V穩壓二極體20。本實用新型中，所述鐳射燈具組是以一定電路連接號的燈具組合，其可以有多種 形態，或整體分區域置於牆上，或以L E D地磚形式鋪於地上，或懸掛在屋頂等。本實用新型中，所述鐳射燈具組可以利用市場上的現有燈具進行組合，搭配和改 裝。本實用新型的優點和效果是1.由於本實用新型地面感應區裝了壓電感應模塊，其信號採集用壓電感應方式， 因此可以更準確的將舞臺上人群的踏步，跳躍動作有節奏的轉化為電流信號進而轉換為對 燈具明暗的控制，以更好的達到呼臺互動渲染的效果。2.由於此新型地面感應由壓電薄膜和P V C薄膜組成，所有的薄膜質輕且超薄， 整個地毯的厚度不超過2 . 5 mm可以隨意彎曲，P V C薄膜的輕透性完全不會讓使用者 感到腳下的異物感，並且感應區域可直接將壓力信號感應為電信號，故而後續處理單元結 構簡單。3.由於感應所得信號採用無線方式傳輸，可省去大型布線的煩惱，體積小，輕便易 拆裝，更符合中小型舞會的效果及成本要求。4.本實用新型和現有技術相比，具有結構簡單，超薄可摺疊，拆裝簡單，抗幹擾能 力強，重複使用性強，造價低等特點。
圖1為本實用新型的壓力感應地毯結構示意圖。圖2為本實用新型的燈具組結構示意圖。圖3為本實用新型的壓電感應模塊結構示意圖。圖4為本實用新型的信號處理及發射模塊電路圖。[0026]圖5為本實用新型的信號接收及燈具組控制模塊電路圖。圖中標號1為信號處理及發射模塊；2為毯體；3為壓電感應模塊；4為軟導線；5 為電源指示燈；6為電源開關；7為信號接收及燈具組控制模塊；8為第一燈具組電源開關； 9為繼電器；10為接收端電源指示燈；11為第二燈具組電源開關；12為第一級運算放大器 反饋電阻；13為第一級運算放大器正電源限流電阻；14為第一級運算放大器反饋電容；15 為第一級運算放大器正電源3V穩壓二極體；16為第二級運算放大器反饋電阻；17為第一 級運算放大器與第二級運算放大器串接電阻；18為無線發射器；19為第一級運算放大器； 20為第一級運算放大器負電源3V穩壓二極體；21為第一級運算放大器負電源限流電阻； 22為第二級運算放大器；23為第一級運算放大器調零電位器串接電阻；對為第一級運算放 大器調零電位器；25為第二級運算放大器調零電位器串接電阻J6為第二級運算放大器調 零電位器；27為信號處理及發射模塊電源；觀為信號處理及發射模塊正電源電容；四為信 號處理及發射模塊負電源電容；30為信號處理及發射模塊電源指示燈保護電阻；31為信號 處理及發射模塊正電源電阻；32為信號處理及發射模塊負電源電阻；33為無線接收器；34 為無線接收端電源；35為驅動器電源；36為絕緣薄膜；37為壓電薄膜；38為連接單穩態觸 發器電壓輸入端與555晶片電壓源的二極體；39為RC微分電路電阻；40為限流電阻；41為 RC微分電路電容；42為對地電容；43為組成單穩態觸發器的555定時器；44為對地電容； 45為555晶片電壓源；46為輸出電路三極體電壓源；47為輸出電路三極體；48為輸出電路 三極體發射極電阻；49為接收器輸出端三極體；50為接收及控制端開關電源；51為接收及 控制端開關；52為接收及控制端電源指示燈限流電阻；53為接收及控制端指示燈力4為接 收器輸出端三極體電壓源；55為接收器輸出端三極體發射端電阻；56為電壓驅動器；57為 第一鐳射燈具組；58為第二鐳射燈具組；59為燈具組連接繼電器軟導線。
具體實施方式
下面通過實施例結合附圖進一步說明本實用新型。實施例1 如圖1所示，壓力感應地毯由信號處理及發射模塊1、毯體2和壓電感應 模塊3組成。如圖2所示，燈具由信號接收及燈具組控制模塊7和鐳射燈具組組成，採用兩組鐳 射燈具，信號接收及燈具組控制模塊7上設有電源開關8、繼電器9和接收端電源指示燈10 組成，第一鐳射燈具組57和第二鐳射燈具組58通過軟導線59分別連接信號接收與燈具組 控制模塊7。壓電感應模塊3按照圖3所示，先剪裁得到一塊3 X km2的壓電薄膜37，用銀粉 導電膠將其正反兩面分別與兩根軟導線4粘接(軟導線4另一端接入信號處理及發射模塊 1的輸入端)，將壓電薄膜37置於兩片絕緣薄膜36之間，兩片絕緣薄膜36空白的區域使用 502粘合劑粘合後製成壓電感應模塊3。本實施例中壓電薄膜37採用芬蘭Emfit公司生產 的Emift Film壓電薄膜。絕緣薄膜36選用用於照片塑封用的塑料薄膜。毯體2結構如圖 1所示，先選取兩塊50 X 50 cm2的PVC薄膜，每片厚度約1. 0為1. 1mm，將壓電感應模塊3以 4X5的排列方式用502膠水固定在其中一塊PVC薄膜上，再將另一塊附於其上，用粘合劑粘 合牢固。20塊壓電感應模塊3通過軟導線4相互組成並聯電路再引出正、負兩端與信號處 理及發射模塊1第一級運算放大器19輸入端相連，軟導線4使用粘合劑固定在兩塊PVC薄膜之間的內表面。如圖4所示，20塊壓電感應模塊3並聯後的輸出端分別與信號處理及發射模塊1 中的第一級運算放大器19的負輸入端及地線連接，通過並接第一級運算放大器反饋電阻 12及並接第一級運算放大器反饋電容14完成對信號的電荷放大工作，電荷放大後的信號 通過串接第一級運算放大器與第二級運算放大器串接電阻17接入第二級運算放大器22的 輸入端，該信號通過第一級運算放大器與第二級運算放大器串接電阻17及並接第二級運 算放大器反饋電阻16的共同作用將信號電壓強度放大300倍，第二級運算放大器22的輸 出信號接無線發射器18的電源端，當壓電感應模塊3的作用力大於等於25kg時，第二級運 算放大器22的輸出電壓達到或超過無線發射器的工作電壓9V，驅動無線發射器18發射無 線電信號。當壓力等於50kg時，第二級運算放大器22輸出最大輸出電壓12V，當壓力大於 50kg時，第二級運算放大器22的輸出被鉗定在12V，不會因電壓過大燒毀無線發射器18。第一級運算放大器正電源限流電阻13用於對第一級運算放大器放19正電源端電 流的限制，限流電阻21用於對第二級運算放大器19負電源端電流的限制，第一級運算放大 器調零電位器串接電阻23用於對第一級運算放大器19正輸入端電流的限制，第二級運算 放大器調零電位器串接電阻25用於對第二級運算放大器22正輸入端電流的限制，第一級 運算放大器調零電位器M為第一級運算放大器19調零，第二級運算放大器調零電位器沈 用於對第二級運算放大器22的調零，第一級運算放大器正電源3V穩壓二極體15為第一級 運算放大器19提供正電源，第一級運算放大器負電源3V穩壓二極體20為第二級運算放大 器放22提供負電源。電源開關6控制信號處理及發射模塊1的電源，電源指示燈5指示信號處理及發 射模塊1的電源導通情況，即電源導通，電源指示燈5亮，信號處理及發射模塊電源27為信 號處理及發射模塊1提供電源，信號處理及發射模塊電源指示燈保護電阻30為電源指示燈 5提供限流保護，信號處理及發射模塊負電源電容觀以及信號處理及發射模塊負電源電阻 31為信號處理及發射模塊1提供負向電源，信號處理及發射模塊正電源電容四及信號處理 及發射模塊正電源電阻32為信號處理及發射模塊1提供正向電源。本實施例中信號處理及發射模塊電源27選用2節12V車用防盜報警器電池，串聯 連接。電源指示燈5選用綠色LED燈。第一級運算放大器19選用TI公司生產的0PA354， 第二級運算放大器22選用TI公司生產的0PA27。無線發射器18選用深圳琛達智科電子有 限公司生產的⑶T04型。如圖2所示，選用深圳富喆科技有限公司生產的型號為FU為MINIO迷你鐳射舞臺 綠光燈，三盞並聯為第一鐳射燈具組57，選用型號為FU為MINIO迷你鐳射舞臺紅光燈，三盞 並聯為第二鐳射燈具組58。如圖5所示，信號接收與燈具組控制模塊7由無線電接收器33、電壓驅動器56、 555定時器43、繼電器9及其他電子元件組成。無線接收器33接收到由無線發射器18發 出的信號後，將信號輸入電壓驅動器輸入端，電壓驅動器電源35為其供電，輸出端接47uF 電容器41濾波，濾波後的直流電壓接由555定時器43接成的單穩態觸發器，555定時器43 由+5v電壓源45為其供電，經過單穩態觸發器的短暫延時，電壓由555定時器43輸出端輸 出，接三極體47，三極體47的集電極接+9v的電壓源46供電，三極體發射極接IOk電阻限 流，電壓經三極體47共射輸出，接繼電器9的一端，作為控制端，繼電器9上其中一個端點接地。本實施例中信號接受及燈具組控制模塊7經家用220v電源接變壓器XY (400k, AC220v—DC5v)供電給無線接收端電源34，驅動器電源35，555晶片電壓源45，放大器輸出 端三極體電壓源46及輸出端三極體電壓源54。無線接收器33選用深圳琛達智科電子有限 公司生產的⑶R03A型，電壓驅動器56選用德州儀器廠生產的SN74HC4，555定時器43選用 深圳市新通科電子有限公司生產的NE555晶片。電源指示燈53選用綠色LED燈進行改裝 而成。工作原理如下本實用新型使用時，需同時打開信號處理及發射模塊1、信號接收及燈具組控制模 塊7的所有開關鍵，使它們進入工作狀態，只要使用者隨音樂或街拍腳踩踏PVC毯體，每踩 踏一次，具有機電轉換功能的壓電感應模塊3便會有微弱電信號傳入信號處理及發射模塊 1通過信號處理及發射模塊1有無線電信號射出，在信號接收及燈具控制模塊7的接收器接 收到。接收器發出的電壓改變信號經驅動器，電壓信號經過由555晶片構成的單穩態觸發 器後短暫延時並整形，由三極體輸出驅動繼電器工作，通過繼電器雙向開關的開啟閉合，燈 具組呈現亮滅交替狀態。
權利要求1.一種基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，包括壓力感應地毯和燈具，其特 徵在於壓力感應地毯由信號處理及發射模塊(1)、毯體( 和壓電感應模塊C3)組成，信 號處理及發射模塊(1)上設有無線發射器(18)，所述壓電感應模塊C3)由絕緣薄膜(36)和 壓電薄膜(37)組成，壓電薄膜(37)位於兩片絕緣薄膜(36)之間，相鄰的壓電感應模塊(3) 之間採用並聯方式通過軟導線(4)連接，並聯後的壓電感應模塊(3)位於毯體(2)上，其引 出的正、負端分別連接信號處理及發射模塊(1)輸入端；所述燈具由信號接收及燈具組控制模塊(7)和鐳射燈具組組成，信號接收及燈具組控 制模塊⑵上設有電源開關(8)、繼電器(9)、接收端電源指示燈(10)和無線接收器(33)， 鐳射燈具組通過軟導線連接信號接收與燈具組控制模塊(7)；信號處理及發射模塊(1)上 的無線發射器(18)與信號接收與燈具組控制模塊(7)的無線接收器(33)無線連接。
2.根據權利要求1所述的基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，其特徵在於所 述信號處理及發射模塊(1)還包括第一級運算放大器(19)、第二級運算放大器(22)、反饋 電阻、限流電阻、反饋電容和穩壓二極體，第一級運算放大器(19)的負輸入端連接壓電感 應模塊C3)並聯後的輸出端，第一級運算放大器(19)的兩端分別並聯第一級運算放大器反 饋電阻(1 和第一級運算放大器反饋電容(14)，完成電荷的放大；放大後的電荷串聯串接 電阻(17)之後與第二級運算放大器0 的輸入端連接；第二級運算放大器0 的兩端 並聯第二級運算放大器反饋電阻(16)，第二級運算放大器02)的輸出端連接無線發射器 (18)，第一級運算放大器(19)正電源端接有限流電阻(13)，負電源端接有限流電阻01)， 正輸入端接有串接電阻03)，串接電阻03)另一端接有調零電位器04)；第二級運算放大 器02)正輸入端接有串接電阻(25)，串接電阻05)另一端接有調零電位器06)。
3.根據權利要求1所述的基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，其特徵在於所 述信號處理及發射模塊(1)上還設有電源指示燈( 和電源開關(6)；電源指示燈(5)串 聯保護電阻(30)，電源指示燈(5)連接電源開關(6)，電源開關(6)連接電源(XT)，電源開 關(6)與電源(XT)串聯電路上有負電源電容08)和正電源電容09)，負電源電容08)兩 端並聯負電源電阻(31)，正電源電容09)兩端並聯正電源電阻(32)。
4.根據權利要求1所述的基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，其特徵在於所 述信號接收與燈具組控制模塊(7)還設有電壓驅動器(56)、555定時器和繼電器(9)， 無線接收器(3 與電壓驅動器(56)的輸入端連接，電壓驅動器(56)的輸出端接RC微分 電路電容Gl)，RC微分電路電容接555定時器03)，555定時器03)的輸出端接三極體 (47)，三極體07)的集電極接電壓源(46)，發射極分別接電阻和電壓驅動器(56)；電壓驅 動器(56)連接繼電器(9)，與三極體發射極連接的電阻連接鐳射燈具組(58)。
5.根據權利要求1所述的基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，其特徵在於無 線接收器(33)連接無線接收端電源(34)。
6.根據權利要求1所述的基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，其特徵在於電 壓驅動器(56)連接驅動器電源(35)。
7.根據權利要求1所述的基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統，其特徵在於第 一級運算放大器(19)連接第一級運算放大器正電源3V穩壓二極體(15)，第二級運算放大 器0 負電源連接第一級運算放大器負電源3V穩壓二極體00)。
專利摘要本實用新型涉及一種基於壓電聚合薄膜的無線舞檯燈光控制系統。包括壓力感應地毯和燈具，壓力感應地毯由信號處理及發射模塊、毯體和壓電感應模塊組成，壓電感應模塊由絕緣薄膜和壓電薄膜組成，壓電薄膜位於兩片絕緣薄膜之間，相鄰的壓電感應模塊之間採用並聯方式連接，並聯後的壓電感應模塊位於毯體上，其引出的正、負端分別連接信號處理及發射模塊輸入端；所述燈具由信號接收及燈具組控制模塊和鐳射燈具組組成，鐳射燈具組通過軟導線連接信號接收與燈具組控制模塊；信號處理及發射模塊上的無線發射器與信號接收與燈具組控制模塊的無線接收器無線連接。本實用新型具有結構簡單，超薄可摺疊，拆裝簡單，抗幹擾能力強，重複使用性強，造價低等特點。
文檔編號H05B37/02GK201878378SQ20102057567
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者單亞煒, 孫轉蘭, 孟召龍, 張曉青, 肖輝, 袁奎, 郭鳳群 申請人:同濟大學