CN109035888A - 基于5g网络进行传输与控制的全息3d风扇教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D全息显示技术领域，具体公开了基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，包括底座、外壳、安装在外壳内的电机和与电机相连的旋转叶；还包括：LED灯条和控制主板；LED灯条固设于旋转叶表面，LED灯条包括若干发光体；控制主板包括处理器、传感器、存储模块和5G通讯模块；传感器用于检测旋转叶旋转时发光体所处位置，将位置信息发送至处理器，5G通信模块用于获取多媒体文件，将多媒体文件发送至处理器，处理器用于解析多媒体文件，并根据预置的像素点与发光体位置匹配信息控制处于对应位置的发光体发光，以形成3D影像。采用本发明的技术方案能实现多媒体文件的实时传输。

Description

基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置

技术领域

本发明涉及3D全息显示技术领域，特别涉及基于5G网络进行传输与控制的全息3D风 扇教学装置。

背景技术

传统的多媒体教学设备包括投影机、LED显示屏和电脑设备，老师讲课的时候将电脑设 备中的影像投射到投影幕布或LED显示屏上，而现有的投影幕布或LED显示屏一般展示的是 二维影像，立体感不强；

如果利用现有技术中LED显示屏展示三维影像，需要利用偏振技术达到3D显示效果， 而且学生一般要借助偏振眼镜才能体验到3D效果，3D效果不直观。

为解决上述问题，公开号为CN107564444A的中国专利公开了一种全息广告机，包括： 电机；与电机相连的叶片；位于叶片内的第一控制板；设置在叶片表面并与第一控制板相连 的LED灯条；LED灯条包括若干发光体，第一控制板设置有数据读取装置、微处理器和传感 器，数据读取装置用于读取多媒体文件，传感器用于检测叶片旋转时发光体所处的位置，微 处理器用于在读取到待播放的多媒体文件时，解析待播放的多媒体文件，并根据预置的大小 和播放位置控制处于旋转状态的相应位置的发光体发光，以形成3D影像。

上述方案通过电机带动LED灯条旋转，由第一控制板控制旋转的发光体在不同位置发射 不同颜色的光线，利用视觉暂留原理从而实现裸眼3D显示效果。

但是上述方案采用数据读取装置读取多媒体文件，播放前需要将SD卡等储存设备与读 取装置连接，再进行播放；而且，如果要播放网络上的多媒体文件，需要将多媒体文件从网 络下载到存储设备中，再将存储设备与读取装置连接，使用不方便。由于全息广告机所需的 多媒体文件包含的数据多，数据包体积大，传统的4G网络和WIFI网络的下行速度无法满足 该多媒体文件实时传输要求；为此，需要一种速度更快的传输方式以满足多媒体文件实时传 输。

发明内容

本发明的目的在于提供基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，实现多媒 体文件的实时传输。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，包括底座、外壳、安装在外壳内 的电机和与电机相连的旋转叶；还包括：

LED灯条，LED灯条固设于旋转叶表面，LED灯条包括若干发光体；

控制主板，控制主板包括处理器、传感器、存储模块和5G通讯模块；所述传感器用于 检测旋转叶旋转时发光体所处位置，将位置信息发送至处理器，所述5G通信模块用于获取 媒体文件，将多媒体文件发送至处理器，所述存储模块存储有像素点与发光体位置匹配信息； 所述处理器用于解析多媒体文件，并根据存储模块中的像素点与发光体位置匹配信息控制处 于对应位置的发光体发光，以形成3D影像。

基础方案原理及有益效果如下：

1、用3D图像展示多媒体文件内容，与传统的2D显示相比，更直观、切实、更有趣味，能够有效激起学生的学习热情，改善学习效果。

2、本基础方案可以像传统壁挂风扇一样，安装在黑板一侧的墙壁上，方便教室内所有 学生观看。

3、与4G网络相比，采用5G网络进行传输，能到达更高的速率，更大的容量，更低的时延，能够保证实时播放来自网络或学校服务器等地方的教学多媒体文件，用户体验好。

进一步，5G通信模块设有5G信道SIM卡，每一个全息3D风扇教学装置均安装一个唯一 身份识别的SIM卡，5G通信模块通过SIM卡连接5G网络获取网络上的多媒体文件。

通过更换不同的SIM卡，用户可以选择不同电信运营商提供的5G网络服务，方便用户 根据自身需求自由选择。

进一步，还包括天线阵列，天线阵列包括若干子天线和波导功分器，子天线围绕外壳周 向分布，子天线与外壳固定连接；每个子天线均与波导功分器有线连接；波导功分器用于进 行功率的分配和合成；波导功分器与5G通讯模块信号连接。

通过设置天线阵列，将子天线围绕外壳周向分布，实现了全向通讯，从而解决了天线定 向性传输的问题，信号稳定。

进一步，所述子天线为毫米波天线。

通过采用毫米波天线阵列，从而实现了毫米波波段的全向通讯。

进一步，所述子天线为贴片天线。

贴片天线剖面低、重量轻，减轻了整个装置的重量。

进一步，所述子天线个数为六个。

覆盖的方位广，能实现全向通讯。

附图说明

图1为基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置实施例一的示意图；

图2为基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置实施例三旋转叶的俯剖图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：

底座1、旋转叶2、LED灯条3、子天线4、挡板5、散热孔6。

实施例一

如图1所示，基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，包括：底座1、外壳、电机、旋转叶2、LED灯条3、控制主板、天线阵列和交互单元。

外壳螺接在底座1上，电机螺接在外壳内，电机包括转动轴，旋转叶2与电机的转动轴 粘接；旋转叶2上开设有矩形凹槽，LED灯条3粘接于凹槽内；LED灯条3内排布有若干发光体。

控制主板包括处理器、传感器、控制器、存储模块和5G通讯模块；

传感器用于检测旋转叶2旋转时发光体所处位置，将位置信息发送至处理器，本实施中， 传感器采用MMA7455LR1三轴加速度传感器；

5G通信模块设有SIM卡槽，SIM卡槽内插有5G信道SIM卡，每一个全息3D风扇教学装置均安装一个唯一身份识别的5G信道SIM卡；5G通讯模块通过SIM卡连接5G网络获取网络上的多媒体文件，将多媒体文件发送至处理器；

存储模块存储有像素点与发光体位置匹配信息；处理器用于解析多媒体文件，并根据存 储模块中存储的像素点与发光体位置匹配信息控制处于对应位置的发光体发光，以形成3D 影像，本实施例中，处理器采用高通骁龙660处理器，其体积小，功耗低；

控制器与处理器信号连接，控制器用于接收处理器的指令信息，并根据指令信息控制电 机转速，本实施例中，控制模块采用L298N驱动板模块。

天线阵列包括六个子天线4和波导功分器；

子天线4围绕外壳周向分布，每个子天线4均与波导功分器有线连接；子天线粘接在外 壳上，波导功分器用于进行功率的分配和合成；波导功分器与5G通讯模块信号连接；子天 线4可以是毫米波天线或者贴片天线，本实施例中采用毫米波天线；本实施例中，波导公分 器采用Mini-Circuits波导功分/合成器。

交互单元包括距离检测模块和光线检测模块；

距离检测模块用于检测旋转叶2前方物体的距离，将距离信息发送至处理器；当距离信 息小于第一阈值时，，处理器向控制器发送停止指令信息，本实施例中，第一阈值设定为20cm, 距离检测模块采用HC-SR04超声波测距模块；

光线检测模块用于检测环境亮度，将亮度信息发送至处理器，当亮度信息高于第二阈值 时，处理器提高发光体亮度,本实施例中，第二阈值设定为150nit，光线检测模块采用 APDS-9900数字环境亮度传感器；

5G通讯模块接收网络上的多媒体文件后，将多媒体文件发送至处理器，处理器解析多媒 体文件，并根据预置的像素点与发光体位置匹配信息控制处于对应位置的发光体发光，并控 制电机转动，电机驱动旋转叶2旋转；

旋转叶2的旋转会形成一个旋转平面，该旋转平面为交互式全息3D风扇教学装置的显 示屏。LED灯条3随旋转叶2进行旋转，处理器控制在不同角度和位置的发光体发射不同颜 色的光，当电机稳定旋转的速度大于一定的数值后，由于视觉暂留原理，观众会看到完整的 图像或视频。旋转叶2在旋转时候，同样由于视觉暂留原理，旋转叶2后方的物体反射的光 线同样可被人眼接收，观众可透视到旋转叶2后方的物体。由此LED灯条3显示的图像或视 频就会悬浮在空中，且发光体的发光范围大，其可视角度也很大，观众可在不同的位置观察 到图像或视频，相比阵列式的LED显示屏，该交互式全息3D风扇教学装置可达到裸眼3D显 示的效果。

实施例二

基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，与实施例一的区别在于，还包括 用户客户端，用户客户端可以是PC客户端或者手机客户端，本实施例中采用手机客户端；

用户客户端用于将多媒体文件发送至5G通讯模块，本实施例中，采用流式传输的方式 将多媒体文件推送至5G通讯模块；

客户端还用于向5G通讯模块发送控制指令信息，5G通讯模块将控制指令信息发送至处 理器，处理器执行指令信息。指令信息包括：切换下一个多媒体文件，返回上一个多媒体文 件，关机、开机、暂停播放，提高亮度，降低亮度等。

实施例三

一种交互式全息3D风扇教学装置，与实施例一的区别在于，还包括驱动板、挡板5、永 磁铁、电磁铁；

旋转叶2一端正对的两个侧面上各开设有一个的散热孔6，挡板5与散热孔6铰接，挡 板5用于遮盖散热孔6；

永磁铁粘接在挡板5远离铰接处一端；电磁铁粘接在旋转叶2侧面上，挡板5遮挡散热 孔6时，电磁铁与永磁铁接触；

驱动板与电磁铁供电连接，驱动板与处理器信号连接；驱动板用于控制电磁铁切换磁极， 本实施例中，驱动板采用L298N芯片。

旋转叶2另一端具有同样的结构。

以旋转叶2顺时针转动为例，旋转叶2转动到竖直方向时，处理器通过驱动板控制位于 旋转叶2右侧面的两个电磁铁切换磁极，使电磁铁磁极与该侧面的永磁铁磁极相同；

旋转叶2转动到水平方向时，处理器通过驱动板控制所有电磁铁磁极切换至与永磁铁磁 极相反；

如果旋转叶2逆时针转动，旋转叶2转动到竖直方向时，处理器通过驱动板控制位于旋 转叶2左侧面的两个电磁铁切换磁极，使电磁铁磁极与该侧面的永磁铁磁极相同。

具体实施方式：

旋转叶2顺时针转动到竖直方向时，处理器通过驱动板控制位于旋转叶2右侧面的两个 电磁铁切换磁极，使电磁铁磁极与该侧面的永磁铁磁极相同；挡板5在排斥力的作用下打开， 位于旋转叶2右侧面上端的散热孔6迎风，空气从该散热孔6流进；

位于旋转叶2右侧面下端的散热孔6背风，旋转叶2内的空气从该散热孔6流出。

旋转叶2顺时针转动到水平方向时，处理器通过驱动板控制所有电磁铁磁极切换至与永 磁铁磁极相反；挡板5在吸引力作用下关闭，外部流进的空气在旋转叶2内吸收旋转叶2内 部的热量；

旋转叶2再次转动到竖直方向，进行下一次的换气。

外部的空气从上端的散热孔6流进，在旋转叶2内部吸收热量后，从下端的散热孔6流 出，能对旋转叶2进行有效的降温；由于热空气密度小，热空气从下端的散热孔6流出后，向上流动，造成局部空气密度不均匀，引起光线折射，使肉眼观察到的影像出现晃动，增强了全息3D风扇教学装置影像的3D效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描 述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若 干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专 利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方 式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，包括底座、外壳、安装在外壳内的电机和与电机相连的旋转叶；其特征在于，还包括：

LED灯条，LED灯条固设于旋转叶表面，LED灯条包括若干发光体；

控制主板，控制主板包括处理器、传感器、存储模块和5G通讯模块；所述传感器用于检测旋转叶旋转时发光体所处位置，将位置信息发送至处理器，所述5G通信模块用于获取媒体文件，将多媒体文件发送至处理器，所述存储模块存储有像素点与发光体位置匹配信息；所述处理器用于解析多媒体文件，并根据存储模块中的像素点与发光体位置匹配信息控制处于对应位置的发光体发光，以形成3D影像。

2.根据权利要求1所述的基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，其特征在于：5G通信模块设有5G信道SIM卡，每一个全息3D风扇教学装置均安装一个唯一身份识别的SIM卡，5G通信模块通过SIM卡连接5G网络获取网络上的多媒体文件。

3.还包括天线阵列，天线阵列包括若干子天线和波导功分器，子天线围绕外壳周向分布，子天线与外壳固定连接；每个子天线均与波导功分器有线连接；波导功分器用于进行功率的分配和合成；波导功分器与5G通讯模块信号连接。

4.根据权利要求3所述的基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，其特征在于：所述子天线为毫米波天线。

5.根据权利要求3所述的基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，其特征在于：所述子天线为贴片天线。

6.根据权利要求3所述的基于5G网络进行传输与控制的全息3D风扇教学装置，其特征在于：所述子天线个数为六个。