CN105761668B - 一种旋转扫描led显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转扫描LED显示设备，它包括：无线供电系统，无线供电系统包括无刷电机、电机驱动板和无线供电发射线圈，无线供电发射线圈固定在电机驱动板上；主控制系统，包括主控制板和无线供电接收线圈，无线供电接收线圈嵌套在无线供电发射线圈内，无线供电接收线圈套接固定在无刷电机外侧。显示装置，包括LED板，LED板与主控制板固定连接。本发明的无线供电发射线圈与无线供电接收线圈采用嵌套方式，无线供电发射线圈和无线供电接收线圈之间不相互接触，利用无刷电机的旋转带动无线供电接收线圈相对于无线供电发射线圈转动，嵌套方式有助于最大程度压缩无线供电部分的体积，并且可以大幅度提高无线供电的效率，且旋转自由。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转扫描LED显示设备，属于电子显示技术领域。
背景技术
传统型的旋转式LED显示装置由于结构所限，大多采用电池供电系统进行供电。这样就使得显示装置的上部电路板供电与下端电机供电相互隔离，降低了系统使用时间，限制了其屏幕大小的发展。由于LED灯也采用电池供电，亦使得其续航能力与显示装置屏幕大小受到了极大的限制。一些无线供电的旋转式LED显示装置的无线供电装置体积过于庞大，供电效率低，同样限制了旋转式LED显示装置的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种旋转扫描LED显示设备，以解决无线供电装置体积过大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种旋转扫描LED显示设备，它包括：
无线供电系统，无线供电系统包括无刷电机、用于驱动无刷电机的电机驱动板，以及无线供电发射线圈，所述的无线供电发射线圈固定在电机驱动板上，无线供电发射线圈与电源系统电连接；
主控制系统，包括主控制板和固定在主控制板上的无线供电接收线圈，无线供电接收线圈嵌套在无线供电发射线圈内，无线供电接收线圈套接固定在无刷电机外侧，无刷电机带动无线供电接收线圈相对于无线供电发射线圈旋转以实现无线供电。
显示装置，包括LED板，LED板与主控制板固定连接。
进一步提供一种电机驱动板的具体结构，所述的电机驱动板上设置有用于驱动无刷电机的无刷电机驱动器以及无线供电发射电路，无线供电发射线圈通过该无线供电发射电路与电源系统连接。
进一步为了便于操作者控制整个装置，所述的电机驱动板上设置有单片机和用于控制单片机的控制按钮，单片机控制无刷电机驱动器并接收无刷电机驱动器反馈的信号，以及单片机控制无线供电发射电路的开闭。
进一步为了实现主控制板对无刷电机启停的控制，以及传输其他控制指令，所述的主控制板和电机驱动板上均设有红外发光二极管以及用于控制红外发光二极管的红外通讯调理电路，以便主控制板通过红外通讯信号对电机驱动板进行控制。
进一步为了实时和高质量的显示，所述的主控制板包括ARM芯片和现场可编程门阵列(简称FPGA，下称FPGA)，ARM芯片将需要显示的图像通过ARM芯片的LCD驱动接口直接传输至FPGA，FPGA控制LED板进行显示。
进一步为了实现旋转LED显示的直角坐标至旋转坐标的实时转换，所述的主控制板还包括用于检测LED板旋转角度的霍尔传感器，显示装置还包括与主控制板电连接的LED驱动芯片，FPGA根据霍尔传感器传输的信号，通过查找正弦表，获得当前位置上每一个LED对应像素在缓存中的位置，并发送给LED驱动芯片，LED驱动芯片驱动LED板显示相应图像，实现直角坐标至旋转坐标的实时转换。
进一步为了便于与移动终端的连接，扩大显示应用范围，所述的主控制板还包括无线网卡，以便将移动终端的图像或视频信号发送到ARM芯片。
进一步为了实现亮度曲线校正，所述的LED板上设置有光敏传感器，光敏传感器检测环境光强，并将信号传递给FPGA，以实现亮度自动调节。
进一步增加无线供电传输效率，减小对外界的干扰，所述的无刷电机的外侧、电机驱动板的表面、主控制板的表面均覆盖一层隔磁材料。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的无线供电发射线圈与无线供电接收线圈采用嵌套方式，即整个结构最中心为无刷电机，无刷电机外面嵌套一圈无线供电接收线圈，无线供电接收线圈外侧再嵌套无线供电发射线圈，无线供电发射线圈和无线供电接收线圈之间不相互接触，利用无刷电机的旋转带动无线供电接收线圈相对于无线供电发射线圈转动，嵌套方式有助于最大程度压缩无线供电部分的体积，并且可以大幅度提高无线供电的效率，且旋转自由；
2)本发明使用FPGA和LED驱动芯片的组合，替代了传统的单片机，实现了实时和高质量的LED旋转扫描显示；同时FPGA与ARM之间直接使用通用LCD驱动接口通讯，能够实现实时的图像显示，可以用来播放任意动态图像或视频，极大扩展了旋转扫描LED显示设备的应用范围；
3)本发明在电机驱动板上设置控制按钮，用于控制无刷电机的启停、无线供电电路的通断、红外通讯调理电路的通断，以解决主控制板与LED板均处于旋转状态不易操作的问题；
4)本发明的LED板上设有光敏传感器，通过FPGA实现亮度曲线校正，实现了亮度的自动调节。
附图说明
图1为本发明的结构爆炸图；
图2为本发明的电路原理图；
图中，1、后盖，2、电机驱动板，3、无线供电发射线圈，4、无刷电机，5、无线供电接收线圈，6、主控制板，7、LED板，8、前盖。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明
如图1、2所示，一种旋转扫描LED显示设备，它包括：
无线供电系统，无线供电系统包括无刷电机4、用于驱动无刷电机4的电机驱动板2以及无线供电发射线圈3，所述的无线供电发射线圈3固定在电机驱动板2上，无线供电发射线圈3与电源系统电连接；
主控制系统，包括主控制板6和固定在主控制板6上的无线供电接收线圈5，无线供电接收线圈5嵌套在无线供电发射线圈3内，无线供电接收线圈5套接固定在无刷电机4外侧，无刷电机4带动无线供电接收线圈5相对于无线供电发射线圈3旋转以实现无线供电。
显示装置，包括LED板7，LED板7与主控制板6固定连接。
具体地，如图2所示，电机驱动板2上设置有用于驱动无刷电机4的无刷电机驱动器以及无线供电发射电路，无线供电发射线圈3通过该无线供电发射电路与电源系统连接。
优选地，如图2所示，电机驱动板2上设置有单片机和用于控制单片机的控制按钮，单片机控制无刷电机驱动器并接收无刷电机驱动器反馈的信号，以及，单片机控制无线供电发射电路的通断。
控制按钮用于控制无刷电机的启停、无线供电电路的通断、红外通讯调理电路的通断，便于操作者在处于静止状态的电机驱动板2处控制整个装置。
可选地，如图2所示，主控制板6和电机驱动板2上均设有红外发光二极管以及用于控制红外发光二极管的红外通讯调理电路，以便主控制板6通过红外通讯信号对电机驱动板2进行控制。
优选地，如图2所示，主控制板6包括ARM芯片和现场可编程门阵列(简称FPGA，下称FPGA)，ARM芯片将需要显示的图像通过ARM芯片的LCD驱动接口直接传输至FPGA，FPGA控制LED板进行显示。
进一步，主控制板6还包括用于检测LED板7旋转角度的霍尔传感器，显示装置还包括与主控制板6电连接的LED驱动芯片，FPGA根据霍尔传感器传输的信号，通过查找正弦表，获得当前位置上每一个LED对应像素在缓存中的位置，并发送给LED驱动芯片，LED驱动芯片驱动LED板7显示相应图像，实现直角坐标至旋转坐标的实时转换。
优选地，主控制板6还包括无线网卡，以便将移动终端的图像或视频信号发送到ARM芯片。
图像和视频可以由PC机或手机，通过wifi发送至无线网卡，并存储在板载Flash或存储卡中，在需要的时候播放。实时视频流也可以通过wifi传输至无线网卡，由ARM芯片解码后，发送给FPGA，实现实时显示，使得本发明可以作为一块通用的显示屏，实时显示PC机或手机显示器上的图像。
优选地，LED板7上设置有光敏传感器，光敏传感器检测环境光强，并将信号传递给FPGA，以实现亮度自动调节。
可选地，无刷电机4的外侧、电机驱动板2的表面、主控制板6的表面均覆盖一层隔磁材料。
进一步，整个旋转扫描LED显示设备通过一对前盖8和后盖1形成一个整体。
本发明采用FPGA实现图像由直角坐标到旋转坐标之间的转换，同时实现LED驱动芯片的控制，以及LED亮度曲线的校正。
将需要显示的图像经过无线网卡发送至ARM芯片，通过ARM芯片的LCD驱动接口直接传输至FPGA。根据需求的不同，FPGA将ARM芯片发送的位图数据缓存在FPGA内置存储区或外置RAM中；利用霍尔传感器检测LED板7当前的旋转角度，FPGA通过查找正弦表，进一步获得当前位置上每一个LED对应像素在缓存中的位置，并发送给LED驱动芯片，实现直角坐标至旋转坐标的实时转换。
LED亮度曲线校正由FPGA通过存储在芯片上的查找表实现。例如，每个像素RGB值的灰度范围为0-255；LED驱动芯片PWM位数为13位，通过查找一个大小为13*256的查找表，我们可以得到每一个灰度值对应的PWM数值，将此数值发送给LED驱动芯片，实现亮度曲线校正。
本发明的无线供电发射线圈3与无线供电接收线圈5采用嵌套方式，即整个结构最中心为无刷电机4，无刷电机4外面嵌套一圈无线供电接收线圈5，无线供电接收线圈5外侧再嵌套无线供电发射线圈3，无线供电发射线圈3和无线供电接收线圈5之间不相互接触，利用无刷电机4的旋转带动无线供电接收线圈5相对于无线供电发射线圈3转动，嵌套方式有助于最大程度压缩无线供电部分的体积，并且可以大幅度提高无线供电的效率，且旋转自由。
本发明使用FPGA和LED驱动芯片的组合，替代了传统的单片机，实现了实时和高质量的LED旋转扫描显示；同时FPGA与ARM之间直接使用通用LCD驱动接口通讯，能够实现实时的图像显示，可以用来播放任意动态图像或视频，极大扩展了旋转扫描LED显示设备的应用范围。
本发明在电机驱动板2上设置控制按钮，用于控制无刷电机4的启停、无线供电电路的通断、红外通讯调理电路的通断，以解决主控制板6与LED板7均处于旋转状态不易操作的问题。
本发明的LED板7上设有光敏传感器，通过FPGA实现亮度曲线校正，实现了亮度的自动调节。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种旋转扫描LED显示设备，其特征在于，它包括：
无线供电系统，无线供电系统包括无刷电机(4)、用于驱动无刷电机(4)的电机驱动板(2)以及无线供电发射线圈(3)，所述的无线供电发射线圈(3)固定在电机驱动板(2)上，无线供电发射线圈(3)与电源系统电连接，所述的电机驱动板(2)上设置有用于驱动无刷电机(4)的无刷电机驱动器以及无线供电发射电路，无线供电发射线圈(3)通过该无线供电发射电路与电源系统连接，所述的电机驱动板(2)上设置有单片机和用于控制单片机的控制按钮，单片机控制无刷电机驱动器并接收无刷电机驱动器反馈的信号，以及，单片机控制无线供电发射电路的通断；
主控制系统，包括主控制板(6)和固定在主控制板(6)上的无线供电接收线圈(5)，所述的主控制板(6)和电机驱动板(2)上均设有红外发光二极管以及用于控制红外发光二极管的红外通讯调理电路，以便主控制板(6)通过红外通讯信号对电机驱动板(2)进行控制，所述的主控制板(6)包括ARM芯片和现场可编程门阵列，ARM芯片将需要显示的图像通过ARM芯片的LCD驱动接口直接传输至FPGA，FPGA控制LED板进行显示；无线供电接收线圈(5)嵌套在无线供电发射线圈(3)内，无线供电接收线圈(5)套接固定在无刷电机(4)外侧，无刷电机(4)带动无线供电接收线圈(5)相对于无线供电发射线圈(3)旋转以实现无线供电，其中，所述的主控制板(6)还包括用于检测LED板(7)旋转角度的霍尔传感器，显示装置还包括与主控制板(6)电连接的LED驱动芯片，FPGA根据霍尔传感器传输的信号，通过查找正弦表，获得当前位置上每一个LED对应像素在缓存中的位置，并发送给LED驱动芯片，LED驱动芯片驱动LED板(7)显示相应图像，实现直角坐标至旋转坐标的实时转换；
显示装置，包括LED板(7)，LED板(7)与主控制板(6)固定连接。
2.根据权利要求1所述的旋转扫描LED显示设备，其特征在于：所述的主控制板(6)还包括无线网卡，以便将移动终端的图像或视频信号发送到ARM芯片。
3.根据权利要求2所述的旋转扫描LED显示设备，其特征在于：所述的LED板(7)上设置有光敏传感器，光敏传感器检测环境光强，并将信号传递给FPGA，以实现亮度自动调节。
4.根据权利要求1至3任一项所述的旋转扫描LED显示设备，其特征在于：所述的无刷电机(4)的外侧、电机驱动板(2)的表面、主控制板(6)的表面均覆盖一层隔磁材料。
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