CN103258480B - 视觉暂留的摇动式图像静音演示装置 - Google Patents

Abstract

一种视觉暂留的摇动式图像静音演示装置，涉及科普用具技术领域，包括微控制器以及由微控制器控制的摇动部分和图像显示部分，所述摇动部分的运转使得图像在图像显示部分进行显示；通过电磁线圈交替变化的磁场吸引永磁铁双向摇动，带动摇杆周期摇动，由于永磁铁磁力的非接触性使得摇动时无声响，实现了静音摇动。本发明结构简单，设计新颖，通过电磁的方式进行驱动，实现了静音摇动及在有限的微控制器资源下实现图片显示的多样性，能够保证每幅图片能重复稳定的显示，且使用寿命长，维护简单方便。

Description

视觉暂留的摇动式图像静音演示装置

技术领域

本发明涉及科普用具技术领域，具体涉及一种视觉暂留的摇动式图像静音演示装置。

背景技术

在中华人民共和国科学技术普及法中，以法律的形式明确：科普是公益事业，是社会主义物质文明和精神文明建设的重要内容。科普工作对于实施科教兴国战略和可持续发展战略，提高公民的科学文化素质，推动经济发展和社会进步，有着重大的意义。科普法中还强调，开展科普，应当采取公众易于理解、接受和参与的方式。目前，我国已建有较多的大型科普场馆，还有“流动的科技馆”——科普大篷车，它们都需要各种科普展品来丰富其展览展示内容。

空中成像演示装置是通过玄幻奇妙的灯光效果，凸显美妙环境。通过互动体验，引导观众从视觉暂留角度探讨人的视觉感受。体现科学技术与艺术之间相辅相承、相得益彰的关系。其中演示装置中的摇动机构以前多用电动机、同步电机加曲臂的形式，这种机构相对复杂、有摩损、成本高，特别是噪音大的弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单，智能化程度高的视觉暂留的摇动式图像静音演示装置，以解决现有装置噪音大、图像变换单一、无实时时间显示的问题。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种视觉暂留的摇动式图像静音演示装置，包括微控制器以及由微控制器控制的摇动部分和图像显示部分，所述摇动部分的运转使得图像在图像显示部分进行显示；

所述摇动部分包括一固定架，所述固定架上安装有弹簧钢板，所述弹簧钢板一侧位于固定架上设有背板支架，所述背板支架上安装有背板，所述背板上通过电磁线圈压板安装有电磁线圈，所述弹簧钢板上通过磁铁固定架连接有永磁铁，所述永磁铁一侧设有感应板，所述永磁铁上部通过压板连接有摇杆，所述电磁线圈两侧设有丝杆，所述丝杆上安装有传感器，所述的电磁线圈通过驱动电路连接到微控制器；

所述图像显示部分包括设于摇杆上的LED列阵，还包括实时时钟电路及图像储存器，所述LED列阵由LED红绿蓝三色发光管排成一列构成，所述实时时钟电路起到时间自动运行的作用，将数字字符点阵按扫描顺序存储到图像存储器，读取时钟数，再从图像存储器取字符点阵数据，送LED显示，可以显示一幅时间图案；

所述驱动电路包括连接微控制器的方波振荡器，所述方波振荡器连接有继电器，所述继电器连接到电磁线圈，所述继电器产生周期换向的驱动电压给电磁线圈，电磁线圈给永磁铁通电，永磁铁就产生周期换向的磁场以驱动摇杆运动，通过电磁线圈交替变化的磁场吸引永磁铁双向摇动，带动摇杆周期摇动，由于永磁铁的非接触性使得摇动时无声响，实现了静音摇动。

所述永磁铁与电磁线圈相对设置。

所述丝杆一端垂直连接在固定架上。

所述弹簧钢板通过夹板连接在固定架上。

本发明装置采用的成像步骤如下：

1）摇杆上从上到下LED红绿蓝三色发光管排成一列，对应表示图片从上到下的像素点颜色，红绿蓝三色的不同组合即形成了图片的彩色；

2）摇杆从左向右摇动，将摇动行程等分若干列，每一列对应图片从左到右的一列，按顺序显示即成一幅图片；

3）图像的数据按照扫描顺序格式存储在大容量图像存储器中，摇动扫描时与读取顺序是一致的，若开始从头扫描时跳过几列开始顺序读，会使得图像前面少一些，有向左、右、上、下偏移的感觉，若以后的若干次扫描都这样的话，会使得图片连续左移、右移、上移、下移，达到图像从各个方向移动进入、退出的效果。

本发明装置的使用步骤：

1）平时摇杆处于直立静止不动状态，按下微控制器上的启动按钮，摇杆开始左、右摇动，在摇动的同时摇杆上的LED发光列开始发光，从左到右的过程形成一幅图画；

2）观察可看到图像，摇动若干时间（约20秒）后停止；

3）用户可再按启动按钮重复进行。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，设计新颖，通过电磁的方式进行驱动，实现了静音摇动及在有限的微控制器资源下实现图片显示的多样性，能够保证每幅图片能重复稳定的显示，且使用寿命长，维护简单方便。

附图说明

图1为本发明原理总框图；

图2为本发明摇动部分主视图；

图3为本发明摇动部分侧视图；

图4为本发明图像显示部分原理框图；

图5为本发明驱动电路原理框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种视觉暂留的摇动式图像静音演示装置，包括微控制器1以及由微控制器1控制的摇动部分2和图像显示部分3，摇动部分2的运转使得图像在图像显示部分3进行显示；

如图2、图3所示，摇动部分2包括一固定架201，固定架201上安装有弹簧钢板202，弹簧钢板202一侧位于固定架201上设有背板支架203，背板支架203上安装有背板204，背板204上通过电磁线圈压板205安装有电磁线圈206，弹簧钢板202上通过磁铁固定架连接有永磁铁207，永磁铁207一侧设有感应板212，永磁铁207上部通过压板208连接有摇杆209，电磁线圈206两侧设有丝杆210，丝杆210上安装有传感器211，电磁线圈206通过驱动电路4连接到微控制器1；永磁铁207与电磁线圈206相对设置，丝杆210一端垂直连接在固定架201上，弹簧钢板202通过夹板213连接在固定架201上。

如图4所示，图像显示部分3包括设于摇杆209上的LED列阵301，还包括实时时钟电路302及图像储存器303，LED列阵301由LED红绿蓝三色发光管排成一列构成，实时时钟电路302起到时间自动运行的作用，将数字字符点阵按扫描顺序存储到图像存储器303，读取时钟数，再从图像存储器303取字符点阵数据，送LED显示，可以显示一幅时间图案；

如图5所示，驱动电路4包括连接微控制器1的方波振荡器401，方波振荡器401连接有继电器402，继电器402连接到电磁线圈206，继电器402产生周期换向的驱动电压给电磁线圈206，电磁线圈206给永磁铁207通电，永磁铁207就产生周期换向的磁场以驱动摇杆209运动，通过电磁线圈206交替变化的磁场吸引永磁铁207双向摇动，带动摇杆209周期摇动，由于永磁铁207的非接触性使得摇动时无声响，实现了静音摇动。

本发明装置采用的成像步骤如下：

1）摇杆上从上到下LED红绿蓝三色发光管排成一列，对应表示图片从上到下的像素点颜色，红绿蓝三色的不同组合即形成了图片的彩色；

2）摇杆从左向右摇动，将摇动行程等分若干列，每一列对应图片从左到右的一列，按顺序显示即成一幅图片；

3）图像的数据按照扫描顺序格式存储在大容量图像存储器中，摇动扫描时与读取顺序是一致的，若开始从头扫描时跳过几列开始顺序读，会使得图像前面少一些，有向左、右、上、下偏移的感觉，若以后的若干次扫描都这样的话，会使得图片连续左移、右移、上移、下移，达到图像从各个方向移动进入、退出的效果。

本发明装置的使用步骤：

1）平时摇杆处于直立静止不动状态，按下微控制器上的启动按钮，摇杆开始左、右摇动，在摇动的同时摇杆上的LED发光列开始发光，从左到右的过程形成一幅图画；

2）观察可看到图像，摇动若干时间（约20秒）后停止；

3）用户可再按启动按钮重复进行。

采用电磁铁的形式实现，周期在 0.1~0.4s可变，这样每秒显示的图片在2.5~10帧。左边有一起点感应传感器，当摇杆摇至左边，再由左边向右启动时，控制电路开始扫描显示图像，这样保证每幅图片能重复稳定的显示。

摇杆是由微控制器控制的，LED选用红绿蓝三色点组成，另加实时钟电路；由于微控制器的资源有限，而图片所占的容量很大，所以在设计时应考虑有足够大的存储容量。以一幅144*64图片计算，144*64点*3色=27648组，27648/8=3456Byte，10幅图片就占用超过30KB。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种视觉暂留的摇动式图像静音演示装置，包括微控制器以及由微控制器控制的摇动部分和图像显示部分，所述摇动部分的运转使得图像在图像显示部分进行显示；其特征在于：

所述摇动部分包括一固定架，所述固定架上安装有弹簧钢板，所述弹簧钢板一侧位于固定架上设有背板支架，所述背板支架上安装有背板，所述背板上通过电磁线圈压板安装有电磁线圈，所述弹簧钢板上通过磁铁固定架连接有永磁铁，所述永磁铁一侧设有感应板，所述永磁铁上部通过压板连接有摇杆，所述电磁线圈两侧设有丝杆，所述丝杆上安装有传感器，所述的电磁线圈通过驱动电路连接到微控制器；

所述图像显示部分包括设于摇杆上的LED列阵，还包括实时时钟电路及图像储存器，所述LED列阵由LED红绿蓝三色发光管排成一列构成，所述实时时钟电路起到时间自动运行的作用，将数字字符点阵按扫描顺序存储到图像存储器，读取时钟数，再从图像存储器取字符点阵数据，送LED显示，显示一幅时间图案；

所述驱动电路包括连接微控制器的方波振荡器，所述方波振荡器连接有继电器，所述继电器连接到电磁线圈，所述继电器产生周期换向的驱动电压给电磁线圈，电磁线圈给永磁铁通电，永磁铁就产生周期换向的磁场以驱动摇杆运动，通过电磁线圈交替变化的磁场吸引永磁铁双向摇动，带动摇杆周期摇动；

上述静音演示装置的成像方法如下：

a)在摇杆上，从上到下将LED红绿蓝三色发光管排成一列，对应表示图片从上到下的像素点颜色，红绿蓝三色的不同组合即形成了图片的彩色；

b)摇杆从左向右摇动，将摇动行程等分若干列，每一列对应图片从左到右的一列，按顺序显示即成一幅图片；

c)图像的数据按照扫描顺序格式存储在大容量图像存储器中，摇动扫描时与读取顺序是一致的，若开始从头扫描时跳过几列开始顺序读，会使得图像前面少一些，有向左、右、上、下偏移的感觉，若以后的若干次扫描都这样的话，会使得图片连续左移、右移、上移、下移，达到图像从各个方向移动进入、退出的效果。