专利名称：一种基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统。
背景技术：
目前市场上主要的舞台造景互动系统有两种，LED地砖显示屏及数字式调光器控 制的灯光系统。LED地砖显示屏是目前市场上较新颖的用于舞台虚拟造景与表演互动的装置，但 其与舞台的互动效果主要来自后台对于显示屏图像灯光的控制，难以真正实现同时同步的 对舞台节奏的互动反馈，且其结构复杂，成本较高也是其难以打入大众市场的主要因素。数字式调光器是市场上应用比较广泛的一种灯光控制装置，其成本较低，但对人 力的要求较高，且在实现舞台实时互动方面有一定难度。且其装置较大，布线复杂，不易拆 卸运输。
发明内容本实用新型设计的目的是设计一种成本低，轻便，且能更实时的基于压电聚合薄 膜的无线舞台灯光控制系统。为达上述目的，本实用新型针对已经有的灯控系统的不足，采用了压电感应模块 采集踩步，跳跃产生的压力信号的变化，并将压力信号转化成电信号通过无线发射器进行 无线发射，然后通过一个无线接收器控制继电器模块将信号转化为继电器触点的开断以达 到控制灯具的作用。本实用新型提出的基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，包括压力感应地 毯和灯具，其中压力感应地毯由信号处理及发射模块1、毯体2和压电感应模块3组成，信 号处理及发射模块1上设有无线发射器18，所述压电感应模块3由绝缘薄膜36和压电薄 膜37组成，压电薄膜37位于两片绝缘薄膜36之间，相邻的压电感应模块3之间采用并联 方式通过软导线4连接，并联后的压电感应模块3位于毯体2上，其引出的正、负端分别连 接信号处理及发射模块1输入端；所述灯具由信号接收及灯具组控制模块7和镭射灯具组组成，信号接收及灯具组 控制模块7上设有电源开关8、继电器9、接收端电源指示灯10和无线接收器33，镭射灯具 组通过软导线连接信号接收与灯具组控制模块7 ；信号处理及发射模块1上的无线发射器 18与信号接收与灯具组控制模块7的无线接收器33无线连接。本实用新型中，所述信号处理及发射模块1包括无线发射器18、第一级运算放大 器19、第二级运算放大器22、反馈电阻、限流电阻、反馈电容和稳压二极管，第一级运算放 大器19的负输入端连接压电感应模块3并联后的输出端，第一级运算放大器19的两端分 别并联第一级运算放大器反馈电阻12和第一级运算放大器反馈电容14，完成电荷的放大； 放大后的电荷串联串接电阻17之后与第二级运算放大器22的输入端连接；第二级运算放 大器22的两端并联第二级运算放大器反馈电阻16，第二级运算放大器22的输出端连接无线发射器18，第一级运算放大器19正电源端接有限流电阻13，负电源端接有限流电阻21， 正输入端接有串接电阻23，串接电阻23另一端接有调零电位器M ；第二级运算放大器22 正输入端接有串接电阻25，串接电阻25另一端接有调零电位器26。本实用新型中，所述信号处理及发射模块1上还设有电源指示灯5和电源开关6 ； 电源指示灯5串联保护电阻30，电源指示灯5连接电源开关6，电源开关6连接电源27，电 源开关6与电源27串联电路上有负电源电容观和正电源电容四，负电源电容观两端并联 负电源电阻31，正电源电容四两端并联正电源电阻32。本实用新型中，所述信号接收与灯具组控制模块7设有无线接收器33、电压驱动 器56、555定时器43和继电器9，无线接收器33与无线发射器18无线连接，接收无线发射 器18发出的信号，无线接收器33与电压驱动器56的输入端连接，电压驱动器56的输出端 接RC微分电路电容41，RC微分电路电容接555定时器43，555定时器43的输出端接三极 管47，三极管47的集电极接电压源46，发射极分别接电阻和电压驱动器56 ；电压驱动器56 连接继电器9，与三极管发射极连接的电阻连接镭射灯具组58。本实用新型中，无线接收器33连接无线接收端电源34。本实用新型中，电压驱动器56连接驱动器电源35。本实用新型中，第一级运算放大器19连接第一级运算放大器正电源3V稳压二极 管15，第二级运算放大器22负电源连接第一级运算放大器负电源3V稳压二极管20。本实用新型中，所述镭射灯具组是以一定电路连接号的灯具组合，其可以有多种 形态，或整体分区域置于墙上，或以L E D地砖形式铺于地上，或悬挂在屋顶等。本实用新型中，所述镭射灯具组可以利用市场上的现有灯具进行组合，搭配和改 装。本实用新型的优点和效果是1.由于本实用新型地面感应区装了压电感应模块，其信号采集用压电感应方式， 因此可以更准确的将舞台上人群的踏步，跳跃动作有节奏的转化为电流信号进而转换为对 灯具明暗的控制，以更好的达到呼台互动渲染的效果。2.由于此新型地面感应由压电薄膜和P V C薄膜组成，所有的薄膜质轻且超薄， 整个地毯的厚度不超过2 . 5 mm可以随意弯曲，P V C薄膜的轻透性完全不会让使用者 感到脚下的异物感，并且感应区域可直接将压力信号感应为电信号，故而后续处理单元结 构简单。3.由于感应所得信号采用无线方式传输，可省去大型布线的烦恼，体积小，轻便易 拆装，更符合中小型舞会的效果及成本要求。4.本实用新型和现有技术相比，具有结构简单，超薄可折叠，拆装简单，抗干扰能 力强，重复使用性强，造价低等特点。
图1为本实用新型的压力感应地毯结构示意图。图2为本实用新型的灯具组结构示意图。图3为本实用新型的压电感应模块结构示意图。图4为本实用新型的信号处理及发射模块电路图。[0026]图5为本实用新型的信号接收及灯具组控制模块电路图。图中标号1为信号处理及发射模块；2为毯体；3为压电感应模块；4为软导线；5 为电源指示灯；6为电源开关；7为信号接收及灯具组控制模块；8为第一灯具组电源开关； 9为继电器；10为接收端电源指示灯；11为第二灯具组电源开关；12为第一级运算放大器 反馈电阻；13为第一级运算放大器正电源限流电阻；14为第一级运算放大器反馈电容；15 为第一级运算放大器正电源3V稳压二极管；16为第二级运算放大器反馈电阻；17为第一 级运算放大器与第二级运算放大器串接电阻；18为无线发射器；19为第一级运算放大器； 20为第一级运算放大器负电源3V稳压二极管；21为第一级运算放大器负电源限流电阻； 22为第二级运算放大器；23为第一级运算放大器调零电位器串接电阻；对为第一级运算放 大器调零电位器；25为第二级运算放大器调零电位器串接电阻J6为第二级运算放大器调 零电位器；27为信号处理及发射模块电源；观为信号处理及发射模块正电源电容；四为信 号处理及发射模块负电源电容；30为信号处理及发射模块电源指示灯保护电阻；31为信号 处理及发射模块正电源电阻；32为信号处理及发射模块负电源电阻；33为无线接收器；34 为无线接收端电源；35为驱动器电源；36为绝缘薄膜；37为压电薄膜；38为连接单稳态触 发器电压输入端与555芯片电压源的二极管；39为RC微分电路电阻；40为限流电阻；41为 RC微分电路电容；42为对地电容；43为组成单稳态触发器的555定时器；44为对地电容； 45为555芯片电压源；46为输出电路三极管电压源；47为输出电路三极管；48为输出电路 三极管发射极电阻；49为接收器输出端三极管；50为接收及控制端开关电源；51为接收及 控制端开关；52为接收及控制端电源指示灯限流电阻；53为接收及控制端指示灯力4为接 收器输出端三极管电压源；55为接收器输出端三极管发射端电阻；56为电压驱动器；57为 第一镭射灯具组；58为第二镭射灯具组；59为灯具组连接继电器软导线。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。实施例1 如图1所示，压力感应地毯由信号处理及发射模块1、毯体2和压电感应 模块3组成。如图2所示，灯具由信号接收及灯具组控制模块7和镭射灯具组组成，采用两组镭 射灯具，信号接收及灯具组控制模块7上设有电源开关8、继电器9和接收端电源指示灯10 组成，第一镭射灯具组57和第二镭射灯具组58通过软导线59分别连接信号接收与灯具组 控制模块7。压电感应模块3按照图3所示，先剪裁得到一块3 X km2的压电薄膜37，用银粉 导电胶将其正反两面分别与两根软导线4粘接(软导线4另一端接入信号处理及发射模块 1的输入端)，将压电薄膜37置于两片绝缘薄膜36之间，两片绝缘薄膜36空白的区域使用 502粘合剂粘合后制成压电感应模块3。本实施例中压电薄膜37采用芬兰Emfit公司生产 的Emift Film压电薄膜。绝缘薄膜36选用用于照片塑封用的塑料薄膜。毯体2结构如图 1所示，先选取两块50 X 50 cm2的PVC薄膜，每片厚度约1. 0为1. 1mm，将压电感应模块3以 4X5的排列方式用502胶水固定在其中一块PVC薄膜上，再将另一块附于其上，用粘合剂粘 合牢固。20块压电感应模块3通过软导线4相互组成并联电路再引出正、负两端与信号处 理及发射模块1第一级运算放大器19输入端相连，软导线4使用粘合剂固定在两块PVC薄膜之间的内表面。如图4所示，20块压电感应模块3并联后的输出端分别与信号处理及发射模块1 中的第一级运算放大器19的负输入端及地线连接，通过并接第一级运算放大器反馈电阻 12及并接第一级运算放大器反馈电容14完成对信号的电荷放大工作，电荷放大后的信号 通过串接第一级运算放大器与第二级运算放大器串接电阻17接入第二级运算放大器22的 输入端，该信号通过第一级运算放大器与第二级运算放大器串接电阻17及并接第二级运 算放大器反馈电阻16的共同作用将信号电压强度放大300倍，第二级运算放大器22的输 出信号接无线发射器18的电源端，当压电感应模块3的作用力大于等于25kg时，第二级运 算放大器22的输出电压达到或超过无线发射器的工作电压9V，驱动无线发射器18发射无 线电信号。当压力等于50kg时，第二级运算放大器22输出最大输出电压12V，当压力大于 50kg时，第二级运算放大器22的输出被钳定在12V，不会因电压过大烧毁无线发射器18。第一级运算放大器正电源限流电阻13用于对第一级运算放大器放19正电源端电 流的限制，限流电阻21用于对第二级运算放大器19负电源端电流的限制，第一级运算放大 器调零电位器串接电阻23用于对第一级运算放大器19正输入端电流的限制，第二级运算 放大器调零电位器串接电阻25用于对第二级运算放大器22正输入端电流的限制，第一级 运算放大器调零电位器M为第一级运算放大器19调零，第二级运算放大器调零电位器沈 用于对第二级运算放大器22的调零，第一级运算放大器正电源3V稳压二极管15为第一级 运算放大器19提供正电源，第一级运算放大器负电源3V稳压二极管20为第二级运算放大 器放22提供负电源。电源开关6控制信号处理及发射模块1的电源，电源指示灯5指示信号处理及发 射模块1的电源导通情况，即电源导通，电源指示灯5亮，信号处理及发射模块电源27为信 号处理及发射模块1提供电源，信号处理及发射模块电源指示灯保护电阻30为电源指示灯 5提供限流保护，信号处理及发射模块负电源电容观以及信号处理及发射模块负电源电阻 31为信号处理及发射模块1提供负向电源，信号处理及发射模块正电源电容四及信号处理 及发射模块正电源电阻32为信号处理及发射模块1提供正向电源。本实施例中信号处理及发射模块电源27选用2节12V车用防盗报警器电池，串联 连接。电源指示灯5选用绿色LED灯。第一级运算放大器19选用TI公司生产的0PA354， 第二级运算放大器22选用TI公司生产的0PA27。无线发射器18选用深圳琛达智科电子有 限公司生产的⑶T04型。如图2所示，选用深圳富喆科技有限公司生产的型号为FU为MINIO迷你镭射舞台 绿光灯，三盏并联为第一镭射灯具组57，选用型号为FU为MINIO迷你镭射舞台红光灯，三盏 并联为第二镭射灯具组58。如图5所示，信号接收与灯具组控制模块7由无线电接收器33、电压驱动器56、 555定时器43、继电器9及其他电子元件组成。无线接收器33接收到由无线发射器18发 出的信号后，将信号输入电压驱动器输入端，电压驱动器电源35为其供电，输出端接47uF 电容器41滤波，滤波后的直流电压接由555定时器43接成的单稳态触发器，555定时器43 由+5v电压源45为其供电，经过单稳态触发器的短暂延时，电压由555定时器43输出端输 出，接三极管47，三极管47的集电极接+9v的电压源46供电，三极管发射极接IOk电阻限 流，电压经三极管47共射输出，接继电器9的一端，作为控制端，继电器9上其中一个端点接地。本实施例中信号接受及灯具组控制模块7经家用220v电源接变压器XY (400k, AC220v—DC5v)供电给无线接收端电源34，驱动器电源35，555芯片电压源45，放大器输出 端三极管电压源46及输出端三极管电压源54。无线接收器33选用深圳琛达智科电子有限 公司生产的⑶R03A型，电压驱动器56选用德州仪器厂生产的SN74HC4，555定时器43选用 深圳市新通科电子有限公司生产的NE555芯片。电源指示灯53选用绿色LED灯进行改装 而成。工作原理如下本实用新型使用时，需同时打开信号处理及发射模块1、信号接收及灯具组控制模 块7的所有开关键，使它们进入工作状态，只要使用者随音乐或街拍脚踩踏PVC毯体，每踩 踏一次，具有机电转换功能的压电感应模块3便会有微弱电信号传入信号处理及发射模块 1通过信号处理及发射模块1有无线电信号射出，在信号接收及灯具控制模块7的接收器接 收到。接收器发出的电压改变信号经驱动器，电压信号经过由555芯片构成的单稳态触发 器后短暂延时并整形，由三极管输出驱动继电器工作，通过继电器双向开关的开启闭合，灯 具组呈现亮灭交替状态。
权利要求1.一种基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，包括压力感应地毯和灯具，其特 征在于压力感应地毯由信号处理及发射模块(1)、毯体( 和压电感应模块C3)组成，信 号处理及发射模块(1)上设有无线发射器(18)，所述压电感应模块C3)由绝缘薄膜(36)和 压电薄膜(37)组成，压电薄膜(37)位于两片绝缘薄膜(36)之间，相邻的压电感应模块(3) 之间采用并联方式通过软导线(4)连接，并联后的压电感应模块(3)位于毯体(2)上，其引 出的正、负端分别连接信号处理及发射模块(1)输入端；所述灯具由信号接收及灯具组控制模块(7)和镭射灯具组组成，信号接收及灯具组控 制模块⑵上设有电源开关(8)、继电器(9)、接收端电源指示灯(10)和无线接收器(33)， 镭射灯具组通过软导线连接信号接收与灯具组控制模块(7)；信号处理及发射模块(1)上 的无线发射器(18)与信号接收与灯具组控制模块(7)的无线接收器(33)无线连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，其特征在于所 述信号处理及发射模块(1)还包括第一级运算放大器(19)、第二级运算放大器(22)、反馈 电阻、限流电阻、反馈电容和稳压二极管，第一级运算放大器(19)的负输入端连接压电感 应模块C3)并联后的输出端，第一级运算放大器(19)的两端分别并联第一级运算放大器反 馈电阻(1 和第一级运算放大器反馈电容(14)，完成电荷的放大；放大后的电荷串联串接 电阻(17)之后与第二级运算放大器0 的输入端连接；第二级运算放大器0 的两端 并联第二级运算放大器反馈电阻(16)，第二级运算放大器02)的输出端连接无线发射器 (18)，第一级运算放大器(19)正电源端接有限流电阻(13)，负电源端接有限流电阻01)， 正输入端接有串接电阻03)，串接电阻03)另一端接有调零电位器04)；第二级运算放大 器02)正输入端接有串接电阻(25)，串接电阻05)另一端接有调零电位器06)。
3.根据权利要求1所述的基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，其特征在于所 述信号处理及发射模块(1)上还设有电源指示灯( 和电源开关(6)；电源指示灯(5)串 联保护电阻(30)，电源指示灯(5)连接电源开关(6)，电源开关(6)连接电源(XT)，电源开 关(6)与电源(XT)串联电路上有负电源电容08)和正电源电容09)，负电源电容08)两 端并联负电源电阻(31)，正电源电容09)两端并联正电源电阻(32)。
4.根据权利要求1所述的基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，其特征在于所 述信号接收与灯具组控制模块(7)还设有电压驱动器(56)、555定时器和继电器(9)， 无线接收器(3 与电压驱动器(56)的输入端连接，电压驱动器(56)的输出端接RC微分 电路电容Gl)，RC微分电路电容接555定时器03)，555定时器03)的输出端接三极管 (47)，三极管07)的集电极接电压源(46)，发射极分别接电阻和电压驱动器(56)；电压驱 动器(56)连接继电器(9)，与三极管发射极连接的电阻连接镭射灯具组(58)。
5.根据权利要求1所述的基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，其特征在于无 线接收器(33)连接无线接收端电源(34)。
6.根据权利要求1所述的基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，其特征在于电 压驱动器(56)连接驱动器电源(35)。
7.根据权利要求1所述的基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统，其特征在于第 一级运算放大器(19)连接第一级运算放大器正电源3V稳压二极管(15)，第二级运算放大 器0 负电源连接第一级运算放大器负电源3V稳压二极管00)。
专利摘要本实用新型涉及一种基于压电聚合薄膜的无线舞台灯光控制系统。包括压力感应地毯和灯具，压力感应地毯由信号处理及发射模块、毯体和压电感应模块组成，压电感应模块由绝缘薄膜和压电薄膜组成，压电薄膜位于两片绝缘薄膜之间，相邻的压电感应模块之间采用并联方式连接，并联后的压电感应模块位于毯体上，其引出的正、负端分别连接信号处理及发射模块输入端；所述灯具由信号接收及灯具组控制模块和镭射灯具组组成，镭射灯具组通过软导线连接信号接收与灯具组控制模块；信号处理及发射模块上的无线发射器与信号接收与灯具组控制模块的无线接收器无线连接。本实用新型具有结构简单，超薄可折叠，拆装简单，抗干扰能力强，重复使用性强，造价低等特点。
文档编号H05B37/02GK201878378SQ20102057567
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者单亚炜, 孙转兰, 孟召龙, 张晓青, 肖辉, 袁奎, 郭凤群 申请人:同济大学