专利名称：音响动态发光显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音响动态发光显示器，尤其是一种能与音响设备结合的显示音响电平大小或频率高低的观赏型音响动态发光显示器。
现代音响设备中的电平显示器除具有电平显示功能的同时还朝着观赏性、装饰性和大显示屏的方向发展。现代家用音响设备中常使用的一种音响动态发光显示器，如《实用电子电路大全(一)》，1987年电子工业出版社出版，第160页，电平指示器；和《实用电子电路大全(二)》，1991年电子工业出版社出版，第354页，立体声彩色电平指示器。它们的主要构成是由一组或几组由发光元件(如发光二极管)构成的发光面或发光线，在音频信号控制器的驱动下，按输入的音频信号的电平强弱或频率的高低发光面或发光线同步上下或左右运动变化，即由发光元件构成的各发光柱分别随输入的音频信号的电平强弱或频率的高低而伸长或缩短。给人们在听音乐的同时起到一种电平指示和观赏作用。从观赏角度来讲，其缺点是光柱的运动变化是在平面上进行的，无立体动态效果，色彩的变化单一，发光面或显示屏相对较小，其观赏效果显得单调，艺术性也不高。
现有技术中如《实用电子电路大全(二)》，1991年电子工业出版社出版，第246页，三分频音乐彩灯装置。它主要由音频信号控制器和彩色发光装置即彩色电光源组成，音频信号通过音频信号控制器前级的音频信号输入端输入给音频信号控制器，音频信号控制器通过它的电信号输出端与彩色电光源相连，以音频信号的强弱或频率的高低来控制彩色电光源发光的明暗。但这种装置仅仅是电光源的亮度随音频信号的变化而变化，没有其它立体动态效果，其艺术观赏效果显得单一，而且电光源的光线直接射入人的眼内，有弦光现象，视觉效果不佳，再加上结构松散，不宜作电平显示器。
本发明的目的在于提供一种有立体动态景观和彩色光线的亮度能随音响信号或音频信号的变化而变化的，可作为音响的电平或频率显示器的并且能与自然景观(如水族景观)融为一体的音响动态发光显示器。使其具有实用价值和较高的艺术观赏价值，与现代音响设备配套使用增添音乐的魅力和感染力，增加现代音响视听设备对音乐的表现手段。
为了达到上述目的，本发明是这样构成的透明容器，它用于盛放水(或其它透明液体)，盛有水(或其它透明液体)的透明容器为显示屏；喷气块，它设置在透明容器内的水中；气泵，它可以是一种气体产生装置，它有输入线和出气口，其输入线可以是控制气泵出气流大小的控制线，也可以包括一种气流控制装置在内，通过导气管将出气口与喷气块相通；彩色发光装置安装在透明容器的上方或下方，彩色发光装置与喷气块相对应；音频信号控制器的前级为音频信号输入端，用于输入音频信号；音频信号控制器的电信号输出端与气泵的输入线相连。这样音频信号控制器将输入的音频信号转换成随音频信号变化而变化的电信号，再通过气泵的输入线来控制气泵输出气流的大小；从而也就控制了喷气块喷出气流的大小；反映出气流在水中所形成的向上运动的气柱(气泡柱)的疏、密、有、无是随音频信号变化而同步变化的；气柱再与彩色发光装置发出的彩色光线相配合，彩色光线靠气柱的气泡反射光线进入人的视野，气柱的气泡的疏、密、有、无又决定了反射光线的多少，表现出明暗的变化；从而最后达到由喷气块喷出的气柱与彩色发光装置发出的彩色光线相配合所形成的彩色发光气柱的立体运动状态和亮度是随输入的音频信号的变化而同步变化，即随音频信号的电平大小而变化。
上述的彩色发光装置可采用变色发光装置或同步变色发光装置，它们也由二大部分即变色装置和电光源组成。同步变色发光装置它的输入控制线与音频信号控制器的电信号输出端相连，使得彩色发光装置发出的光线的色彩的变换与输入的音频信号的变化同步变换。同步变色发光装置可用如下组成来实现带有反射器的电光源；分色盘它设置在电光源反射器的前方，由电机带动；凸头，它与分色盘同步运动；限位开关，它受凸头控制使电机和分色盘作定角转动；信号继电器，它的输入线即为该同步变色发光装置的输入控制线，传导线路将它们连成整体。
上述中的喷气块可使用均匀变阻喷气块，从而随音频信号的变化使得气泵供气压力随之变化，达到均匀变阻喷气块喷气表面的面积也随之变化；即随音频信号的变化均匀变阻喷气块喷出的气柱不但在竖直方向上运动变化，而且同时能在水平方向上运动变化。这样能更直观地、更明显地显示音频(或音响)信号的电平的大小；即喷气块喷出的气柱在水平方向上越宽，电平越大；反之电平越小。均匀变阻喷气块可用以下几种方式实现一、均匀变阻喷气块有一个带进气口的气室，气室由气室壁围成，该气室的上方或某相临面的气室壁用可透气的均匀微孔材料制成喷气面，其余部分的气室壁可用透气的均匀微孔材料制成可喷气面，也可以用塑料、金属、木材以及其它不透气的材料制成不透气面，从气室的进气口沿气室的延伸方向，该喷气面的截面厚度逐渐增加或逐步减小、或者制成该喷气面的微孔材料的微孔孔径逐渐增大或逐渐减小。二、均匀变阻喷气块是由二个或二个以上带有进气口或通气孔的气室组合而成的，每个气室的上方或某相临面的气室壁用可透气的均匀微孔材料制成喷气面，其余部分的气室壁可以用可透气的均匀微孔材料制成可喷气面，也可以用其它不透气的材料制成不透气面，每个气室与气室之间通过通气孔或加通气管分别串联相通，通气孔的孔径径足够小。三、均匀变阻喷气块是由二个或二个以上带有进气口的气室组合而成的，每个气室的上方或相临面的气室壁用可透气的均匀微孔材料制成喷方面，其余部分的气室壁可用与之相同或不同的材料制成，每个气室与气室之间通过通气口或通气管分别串联相通，每单个气室上的喷气面的截面厚度或微孔材料的微孔孔径可以相等，但在沿整个气室的串联方向上，制成喷气面的微孔材料的微孔孔径是逐渐增大或逐渐减小的、或者气室上喷气面的截面厚度是逐渐增加或逐渐减小的。四、均匀变阻喷气块还可以制成调节式即喷气块的喷气面对喷出气流的阻力可以通过调节来改变大小。
为了使本发明能显示音频(或音响)信号的频率高低即不同频率段的电平大小(如某音频(或音响)信号的高频段电平相对较大，则表示为该音频(或音响)信号频率较高；如某低频段电平相对较大，则表示为该音频(或音响)信号频率较低)，以及有更好的观赏效果来表现音乐，可在音频信号控制器的前级设置不同分频频率的分频器，在分频器后面分别接音频信号控制器。在音频信号控制器的前级或分频器的前级也可设置声音接收器。
与现有技术相比，本发明有以下优点或积极效果1)可作为音响设备的大型电平显示器。2)透明容器内的水中向上运动的彩色发光气柱以及气柱的亮度能随音频信号的变化而变化，使人们通过听觉欣赏音乐的同时凭借视觉观看到与音乐变化同步的具有立体动态效果的景观和彩光，给人以音乐和立体动态景观以及色彩交融一体的艺术享受，同时增加了音乐的魅力和感染力。3)与现代音响设备配套使用，增添了现代音乐视听设备对音乐的表现手段。4)可放养水族观赏物，具有实用性。5)音乐和立体动态景观以及自然景观(如水族景观)融为一体，并相互作用(气柱给水中增加了氧气，给放养的水族观赏动物带来了更好的生存环境，同时水又是随音频信号变化而变化的彩色发光气柱的载体)。6)如果用同步变色发光装置，彩色发光气柱的色彩的变换也能随音频信号的变化而变化，观赏效果更佳。7)如果用均匀变阻喷气块，气柱的运动状态不但能随音频或音响信号的强弱在竖直方向上运动变化，而且同时能随音频(或音响)信号在水平方向上运动变化，丰富了气柱在三维空间的运动效果。可更直观地、更明显地显示电平的大小。8)本发明是一种机、电、声、光、自然景观一体化的多功能大型观赏型音响动态发光显示器。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1是本发明实施例的结构示意图(正视剖面图)。
图2是本发明实施例中的同步变色发光装置的电气原理图。
图3、图5、图6分别是本发明实施例的均匀变阻喷气块的结构示意图(正视剖面图)。
图4是图3的侧视图。
图7、图8、图9分别是本发明实施例中的均匀变阻喷气块的正视图。
图10是本发明另一实施例的电气原理方框图。
图11是本发明与音响配套的组合示意图。
在图1所示的实施例中，透明容器1内盛有水2；在透明容器1的下方设有电器箱6，电器箱6内装有彩色发光装置7、气泵4和音频信号控制器8等电器部件；最简单的彩色发光装置7可以是彩色的发光源如彩色灯泡，为了有效利用光源，可带有反射器；喷气块3安装在透明容器1内的底部，用于喷出气体，形成气柱10；最简单的喷气块可以是一喷气口；普通的喷气块3是一个带进气口的气室，气室上方的气室壁用可透气的微孔材料制成喷气面；彩色发光装置7中的发光源应与喷气块3相对应，使彩色发光装置7发出的光线能照射到喷气块3喷出的气柱10上；气泵4的输出口5通过导气管12与喷气块3相通；音频信号控制器8的音频信号输入端9用于与音频信号源相连，它的电信号输出端与气泵4的输入线相连；电源线11用于向彩色发光装置7和音频信号控制器8提供电源。
简单的音频信号控制器8一般是将由扬声器处取出的音频信号由音频信号输入端9即音频信号控制器的前级经灵敏度调节电位器和隔离变压器加至晶体管电路，形成随输入的音频信号变化而变化的电信号由电信号输出端输出。音频信号控制器中使用的电源可以是内设的电源，也可以通过电源线11与市电相连。音频信号控制器8还可以采用集成电路形式，可控硅电路形式以及其它方式实现。
为了使彩色发光气柱10的色彩也能随音频信号的变化而变化，上述中的彩色发光装置7可采用同步变色发光装置。从图2所示的同步变色发光装置的电气原理图中可知带有发射器的电光源7-1设置在分色盘7-2的后方，分色盘7-2为有各种颜色的色块相间的透明转盘，由电机7-3带动转动；凸头7-4它设置在分色盘7-2上，也可另外设置，并且要与分色盘7-2同步转动，每个凸头7-4都能与撞块7-5相碰，推动限位开关XWK的常闭触头和常开触头一起动作；信号继电器J的输入线即为该同步变色发光装置的输入控制线7-6，它与音频信号控制器8的电信号输出端相连，来控制信号继电器J的常开触头和常闭触头一起动作，电机电源输入线7-7与电源相连，用于供给电机7-3的电能，电源输入线7-7的另两端一根直接与电机7-3相连，另一根分两条支路(即一条是信号继电器J的常开触头与限位开关XWK的常闭触头串联、另一条是信号继电器J的常闭触头与限位开关XWK的常开触头串联)后再与电机7-3相连(另一输入)。当分色盘7-2静止且凸头7-4没有与撞块7-5相碰时，限位开关XWK的常闭触头闭合，常开触头断开；当音频信号控制器8通过电信号输出端给信号继电器J的电信号为零或足够小时，信号继电器的常闭触头闭合、常开触头断开，这时两条并联支路均断开，电机7-3与电源断路，电机7-3静止，分色盘7-2以及凸头7-4随着静止；当信号继电器J接到的电信号不为零或电信号足够强时，信号继电器J动作，即信号继电器J的常开触头闭合、常闭触头断开，这时两条并联支路的一条被接通，电源向电机7-3供电，电机7-3带动分色盘7-2和凸头7-4迅速转动，当凸头7-4转动到与撞块7-5相碰时，挤压撞块7-5推动限位开关XWK的常开触头闭合、常闭触头断开，这时电机7-3停止转动，分色盘7-2上某种颜色的色块7-8与电光源7-1相对应，电光源7-1的光线透过色块，其发出的光线固定为某种色彩；当信号继电器J输入的电信号又变为零或足够小时，信号继电器J的常开触头断开、常闭触头又闭合，这时电机7-3与电源被接通，电机7-3带动分色盘7-2以及凸头7-4转动，当仅转动一个很小角度时，挤压撞块7-5的凸头7-4越过撞块7-5，限位开关XWK复位，它的常开触头断开，常闭触头闭合，电机7-3与电源断路，电机7-3停止转动，分色盘7-2仅转动了一个很小的角度，与电光源7-1对应的色块7-8没有变化，即色彩没有改变；当信号继电器J又接到电信号或者电信号足够强时，信号继电器J动作，它的常闭触头断开、常开触头闭合，这时电机7-3与电源被接通，电机7-3迅速带动分色盘7-2及凸头7-4转动，当分色盘7-2转过一个角度时，与电光源7-1对应的色块7-8正好换为另一种色彩的色块7-8，同时另一个凸头7-4与撞块7-5相碰，限位开关XWK动作，使常开触头闭合，常闭触头断开，这时电机7-3又与电源断路，电机7-3停止转动，分色盘7-2、凸头7-4又静止，电光源7-1发出的光线透过分色盘7-2上的色块7-8又变为另一种色彩；以此类推，往复循环。这样当输入给音频信号控制器8的音频信号变化一次，分色盘7-2就转动一个角度，与电光源对应的色块就换一种色彩，电光源7-1发出的光线透过分色盘7-2上的色块7-8照射到由喷气块3喷出的气柱10上所形成的彩色发光气柱的颜色就更换一次。
当然，上述的同步变色发光装置的实现不局限于上述形式，还可用其它方式实现。
为了使喷气块喷出的气柱不但能在竖直方向上随音频信号的变化而变化，而且同时能在水平方向随音频信号的变化而变化，上述实施例中的喷气块可采用均匀变阻喷气块。均匀变阻喷气可用以下几种方式实现一、如图3、图4、图5所示均匀变阻喷气块有一个带进气口3-1的气室3-3，该气室3-3的六个面由气室壁3-4围成，其气室3-3的上方气室壁用可透气的均匀微孔材料制成喷气面3-2或喷气面3-5，其微孔材料可用细纱、木材或塑料等材料制成，其余部分的气室壁3-4可用塑料、金属等不透气的材料制成，从气室3-3的进气口3-1沿气室的延伸方向，该喷气面3-2的截面厚度逐渐增加，如图3、图4所示；或者制成该喷气面3-5的微孔材料的微孔孔径逐渐减小，如图5所示。二、如图6、图7所示均匀变阻喷气块是由二个以上带有进气口3-1或通气孔3-6的气室3-3组合而成的，每个气室3-3上方的气室壁用可透气的微孔材料制成喷气面3-7，其余部分的气室壁3-4用塑料、金属等不透气的材料制成，每个气室3-3与气室3-3之间通过通气孔3-6或者通气孔3-6加通气管3-9分别串联相通，通气孔3-6的孔径足够小，以此形成对进气的阻力。喷气面3-7的截面厚度或制成喷气面3-7的微孔材料的微孔孔径都均匀相等。三、如图8、图9所示，均匀变阻喷气块是由二个以上带有进气口3-1的气室3-3组合而成的，每个气室3-3的上方气室壁用可透气的微孔材料制成喷气面3-10或喷气面3-11，其余部分的气室壁3-4用不可透气的材料制成，每个气室3-3与气室之间通过通气口3-8以及通气管3-9分别串联相通，每单个气室3-3上的喷气面3-10或喷气面3-11的截面厚度或微孔孔径可以均匀相等，但沿整个气室3-3的串联方向上，制成喷气面3-10的微孔材料的微孔孔径是逐渐减小或是逐个减小的，如图8所示或气室上喷气面3-11的截面厚度是逐渐增加或逐个增加的，如图9所示。
上述中的均匀变阻喷气块上的喷气面或每个气室3-3对通过气流的阻力在从气室的进气口3-1沿气室的延伸方向或沿整个气室的串联方向就逐渐或逐个增加；气流要透过微孔材料所需的气压也就需逐渐增大。随着气泵4供气压力的变化，喷气面能透过气流的面积在沿气室它延伸方向或沿整个气室的串联方向随之变化，即气泵4供给的气压越大，从喷气面喷出的气柱10就越宽，气泵4供给的气压越小，从喷气面喷出的气柱10就越狭。从而就实现了均匀变阻喷气块喷出的气柱10不但能随音频信号在竖直方向上运动变化，同时还能随音频信号在水平方向上运动变化。
均匀变阻喷气块也不局限于上述几种实现方式，也可以用其它方式实现。均匀变阻喷气块的形状不仅局限于长方形，还可以是正方形、圆形、圆环形以及各种形状，也可以是它们的组合形状。
本发明的实施例可同时使用二个或二个以上音频信号控制器，每个音频信号控制器的前级可分别设有一个不同频率的分频器。从图10所示的方框图中可看出本发明的另一个实施例中，同时采用了三个音频信号控制器，每个音频信号控制器的前级分别设有一个高、中、低音分频器，分频器的分频点一般可选在低频为20～200赫，中频为340～1000赫，高频在2000赫以上，分频电路可采用有源选通滤波器，以得到较陡的频率斜率，获得良好的分频效果。这样每个分频器通过音频信号控制器去分别控制各个气泵，各个气泵再分别通过喷气块使得透明容器的水中形成相应的气柱再与同步变色发光装置配合后形成彩色发光气柱，每个彩色发光气柱都能随音频信号各自按一定的频率运动变化，使本发明能更好地表现音乐，和显示频率的高低。
为了使本发明具有更全面的功能，在上述实施例中的分频器的前级设有音乐存储器，使得本发明的音乐动态发光系统在不使用外界音频信号源的情况下能有内部音频信号源提供音频信号，该内部音乐存储器可以是各种形式的，如内藏的收录机或用音乐集成电路制成的音乐存储器等等。在分频器的前级还可以设置声音接收器，它可以将外部的声音(如音乐等)直接通过传声器接收后变成音频信号输入给或分频器，而不需要长长的导线。传声器可选用各种传声器，如驻相体全向传声器等，为提高灵敏度，可由晶体管进行放大后再送入音频信号控制器或分频器。在分频器的前级还可设一个音频信号输入插口，用于将外部音频信号方便地由此输入。音乐存储器、声音接收器以及音频信号输入插口等通过分配器分别与音频信号控制器的前级或分频器的前级相连，通过分配器可随时选择不同的音频信号输入形式；如图10所示。上述中的音频信号控制器、分频器以及音乐存储器、声音接收器等等是按电路的功能来区分的，它们可以设计在同一个电路中。音频信号输入端或前级也是相对的。
本发明与家用音响设备组合使用，如图11所示，图中主要包括本发明的音响动态发光显示器(A)、显示屏(a)、音频信号源(B)、扬声器箱(C)、机架(D)。音频信号源(B)可以是收音机、录音机、扩音机、录像机、雷射音(影)碟机等。扬声器箱(C)中的扬声器与音频信号源(B)相联，音响动态发光显示器(A)所需要的音频信号或音响信号由音频信号源(B)或扬声器提供。
权利要求
1.一种音响动态发光显示器，它包括音频信号控制器(8)，它有音频信号输入端(9)，和电信号输出端；彩色发光装置(7)；其特征在于，它还包括透明容器(1)，用于盛放水(2)；喷气块(3)，它设置在透明容器(1)内的水(2)中；气泵(4)，它带有输入线和出气口(5)，通过导气管(12)将出气口(5)与喷气块(3)相通；彩色发光装置(7)安装在透明容器(1)的上方或下方，并与喷气块(3)相对应；音频信号控制器(8)的电信号输出端与气泵(4)的输入线相连。
2.根据权利要求1所述的音响动态发光显示器，其特征在于喷气块(3)为均匀变阻喷气块。
3.根据权利要求2所述的音响动态发光显示器，其特征在于均匀变阻喷气块有一个带有进气口(3-1)的气室(3-3)，气室(3-3)由气室壁(3-4)围成，该气室(3-3)的上方或某相临面的气室壁用可透气的均匀微孔材料制成喷气面(3-2)或喷气面(3-5)，其余部分的气室壁(3-4)可用可透气的均匀微孔材料制成，也可以用塑料、金属、木材以及其它不透气的材料制成，从气室(3-3)的进气口(3-1)沿气室的延伸方向，该喷气面(3-2)的截面厚度逐渐增加或逐渐减小、或者制成该喷气面(3-5)的微孔材料的微孔孔径逐渐增大或逐渐减小。
4.根据权利要求2所述的音响动态发光显示器，其特征在于均匀变阻喷气块是由二个或二个以上带有进气口(3-1)或通气孔(3-6)的气室(3-3)组合而成的，每个气室(3-3)的上方或相临面的气室壁用可透气的均匀微孔材料制成喷气面(3-7)，其余部分的气室壁(3-4)可以用可透气的均匀微孔材料制成，也可以用其它不透气的材料制成，每个气室(3-3)与气室(3-3)之间通过通气孔(3-6)或加通气管(3-9)分别串联相通，通气孔(3-6)的孔径足够小。
5.根据权利要求2所述的音响动态发光显示器，其特征在于均匀变阻喷气块是由二个或二个以上带有进气口(3-1)的气室(3-3)组合而成的，每个气室(3-3)的上方或相临面的气室壁(3-4)用可透气的微孔材料制成喷气面(3-10)或喷气面(3-11)，其余部分的气室壁可用与之相同的材料制成，也可以用与之不同的材料制成，每个气室(3-3)与气室之间通过通气口(3-8)或通气管(3-9)分别串联相通，每单个气室(3-3)上的喷气面(3-10)或喷气面(3-11)的截面厚度或微孔材料的微孔孔径可以均匀相等，但在沿整个气室(3-3)的串联方向上，制成喷气面(3-10)的微孔材料的微孔孔径是逐渐增大或逐渐减小的、或者气室的喷气面(3-11)的截面厚度是逐渐增加或逐渐减小的。
6.根据权利要求1或2所述的音响动态发光显示器，其特征在于彩色发光装置(7)为同步变色发光装置，它的输入控制线(7-6)与音频信号控制器(8)的电信号输出端相连。
7.根据权利要求6所述的音响动态发光显示器，其特征在于同步变色发光装置是由带有反射器的电光源(7-1)；分色盘(7-2)，它设置在电光源(7-1)反射器的前方，由电机(7-3)带动，凸头(7-4)，它与分色盘(7-2)同步运动；限位开关(XWK)，它受凸头(7-4)控制使电机(7-3)和分色盘(7-2)作定角转动；信号继电器(J)，它的输入线即为该同步变色发光装置的输入控制线(7-6)以及传导线路组成。
8.根据权利要求1或2所述的音响动态发光显示器，其特征在于音频信号控制器(8)的前级设有分频器。
9.根据权利要求6所述的音响动态发光显示器，其特征在于音频信号控制器(8)的前级设有分频器。
全文摘要
本发明公开了一种音响动态发光显示器，尤其是一种能与音响设备结合的显示音响电平大小或频率高低的观赏型音响动态发光显示器。它主要由透容器、水、喷气块、彩色发光装置、气泵和音频信号控制器等部件组成，由音频信号控制器控制气泵以及彩色发光装置。使透明容器内产生能显示音响电平大小或频率高低的立体动态景观。使其具有实用性和观赏价值，使现代音响视听设备有新的表现手段。
文档编号H04S7/00GK1153264SQ9610882
公开日1997年7月2日 申请日期1996年6月18日 优先权日1996年6月18日
发明者牛大鸿, 牛大鸣 申请人:牛大鸿