CN111179723A - 一种沙盘演示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沙盘模型设备技术领域，具体地说，涉及一种沙盘演示系统，包括沙盘、控制机房、LED大屏显示器和激光笔，沙盘内设置有激光接收单元、智能灯光控制组件、智能灯光输入输出模块和灯光组件，激光接收单元包括光检测器模块、前置放大模块以及主放大器，光检测器模块与APD偏压模块连接，主放大器输入端与AGC放大模块连接，AGC放大模块输入端与峰值检波模块连接，峰值检波模块输入端与均衡器连接。本发明可以在实体沙盘上将演示区域的生态、人文等内容以丰富多彩的形式完美地呈现在参观者的眼前，利用激光笔可以让参观者与实体沙盘实现良好的互动，并可以通过LED大屏显示器进行显示，解决操作的束缚，更友好、更便利。
Description
技术领域
本发明涉及沙盘模型设备技术领域，具体为一种沙盘演示系统。
背景技术
沙盘是根据地形图、航空相片或实地地形，按照一定的比例关系，用泥沙、兵棋和其他材料堆制的模型。传统的沙盘只是单方面的展示，没有交互功能，观众只能观看实体模型，不能有选择性的观看沙盘区域和局部细节，效果单一，沙盘表现的信息量也很少。目前，市场上出现一种灯光互动沙盘，这种沙盘是在传统沙盘的基础上增加灯光效果。比如：公路上的路灯，或沙盘上建筑的景观灯，河道的指向灯等等，也可以实现触摸互动，使观众通过触摸屏控制某一路灯光的亮灭。但是目前沙盘是单纯的灯光效果，附加信息量太少，互动都是通过触摸屏幕控制LED大屏，与沙盘都没有互动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沙盘演示系统，以解决上述背景技术中提出的现如今沙盘是单纯的灯光效果，附加信息量太少，互动都是通过触摸屏幕控制LED大屏，与沙盘都没有互动的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种沙盘演示系统，包括沙盘、控制机房、LED大屏显示器和激光笔，所述沙盘内设置有激光接收单元、智能灯光控制组件、智能灯光输入输出模块和灯光组件，所述激光接收单元通过接收解调电路与智能灯光控制组件电性连接且与激光笔相适配，激光接收单元包括光检测器模块、前置放大模块以及主放大器，光检测器模块与APD偏压模块连接，主放大器输入端与AGC放大模块连接，AGC放大模块输入端与峰值检波模块连接，峰值检波模块输入端与均衡器连接，主放大器输出端与均衡器连接，均衡器输出端与判决在生模块连接，主放大器通过定时提取模块与判决在生模块连接。
作为优选，所述激光笔内设置有半导体激光器，所述半导体激光器内设调制驱动电路。
作为优选，所述激光笔上设置有单开/关、多开/关以及全开/关功能的多个按键。
作为优选，所述智能灯光控制组件包括单片机和网络模块。
作为优选，所述智能灯光控制组件采用无线网络模块的基于ARM芯片的单片机或采用有线网络模块的基于ARM芯片的单片机。
作为优选，所述控制机房包括上位机，所述上位机内设CPU、主板、内存、显卡和硬盘组成，还包括一个电源。
作为优选，所述LED大屏显示器的输入端与所述上位机的输出端连接，所述LED大屏显示器的输出端外接视频信号线和音频线。
作为优选，所述智能灯光输入输出模块的输出端通过485通信总线与上位机的输入端连接。
作为优选，所述LED大屏显示器采用电阻式触摸显示屏、电容感应式触摸显示屏或红外线式触摸显示屏。
作为优选，所述灯光组件包括若干LED灯，每个LED灯各自通过预定的接口连接于所述智能灯光控制组件上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本沙盘演示系统可以在实体沙盘上将演示区域的生态、人文等内容以丰富多彩的形式完美地呈现在参观者的眼前，利用激光笔可以让参观者与实体沙盘实现良好的互动。
2、本发明的沙盘演示系统中激光笔上设置有单开/关、多开/关以及全开/关功能的多个按键，通过设置有多个按键，当激光照到一个接收点上就可以产生多种不同的控制动作，实现不同功能。
3、本沙盘演示系统中灯光组件包括若干LED灯，每个LED灯各自通过预定的接口连接于智能灯光控制组件上可以便于复用和控制，灯光组件在智能灯光控制组件的的控制下，完成开关和相关灯光效果的实现。比如特定的信号开关特定的LED等；按照不同的开关顺序，实现跑马灯等灯光效果，此外，每个LED灯可以是不同颜色的，可以实现更多的灯光效果。
附图说明
图1是本发明各模块的连接结构示意图；
图2是本发明的激光信号转电信号的原理示意图；
图3是本发明的调制驱动电路图；
图4是本发明的接收解调电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种沙盘演示系统，如图1和图2所示，包括沙盘、控制机房、LED大屏显示器和激光笔，沙盘内设置有激光接收单元、智能灯光控制组件、智能灯光输入输出模块和灯光组件，激光接收单元通过接收解调电路与智能灯光控制组件电性连接且与激光笔相适配，激光接收单元包括光检测器模块、前置放大模块以及主放大器，光检测器模块与APD偏压模块连接，主放大器输入端与AGC放大模块连接，AGC放大模块输入端与峰值检波模块连接，峰值检波模块输入端与均衡器连接，主放大器输出端与均衡器连接，均衡器输出端与判决在生模块连接，主放大器通过定时提取模块与判决在生模块连接。
进一步的，激光笔内设置有半导体激光器，半导体激光器内设调制驱动电路，如图3所示，由MAXIM公司的155MHz的MAX3263芯片和内部带有监视二极管的激光器LD构成。MAX3263内部的主偏置电源提供温度补偿偏置和参考电压输出Vref1和Vref2，通过电阻R25、R26、R27和R28对内部的高速调制驱动电路、激光器和监视二极管进行编程。MAX3263的输出电流都被内部的镜像电流源控制，这些镜像电流源都有2Vbe的结温漂移，参考电压设置在2Vbe时，结温漂移可以被抵消。选择电阻R28以调节激光器静态偏置电流Ibo，使Ibo略小于激光器的阈值电流，以使激光器的输出具有良好的消光比。LD内部的监视二极管将光强变化转换为电流Id，经内部变换产生反馈电流Ibs，通过公式Ibo＝40(工b+Ibs)，将激光器的光强变化转换成偏置电流的一部分，反馈作用于激光器，保证输出稳定的光功率。输人的差分PECL信号RD、由内部的高速输人缓冲和共射极差分输出组成的调制器调制，调制电流的大小由R26确定的电流Im决定。选择R26的大小，使激光器有适当的调制电流，输出足够的光功率，并具有良好的消光比，同时应使OUT+、OUT一端的电压在2.2V以上，以防激光器饱和。
值得说明的是，如图4所示，接收解调电路由MAX3963和MAX3964配以必要的外围器件组成。155MHz的低噪声芯片MAX3963组成前置放大器，其内部包含一个跨阻前置放大器和一个带射极跟随输出的倒相放大器，并集成了22千欧的跨阻，可将PIN接收的微弱光电流转换成差分输出电压。266MHz的MAX3964组成后级放大调理电路，其内部有4个限幅放大器组成的串行功率检测器，每个限幅放大器都有一个全波对数检测器，用来检测输入信号功率的大小。4个检测结果在Filter端加在一起，通过电容C25滤波，电阻R30、R31内的的1.2V参考电源和无光比较器共同组成阈值设置和噪声一直功能。R30＝100千欧，R31可用100千欧的电位器调节，则VTR在1.2-2.4V之间变化。当输入信号大于VTR时，输出稳定的PECL电平信号；当输入信号幅值小于VTR时，数据输出端OUT+输出高电平，0UT一输出低电平，所有的限幅放大器拒绝接收输入信号，并且后级放大器输出无光告警PECL信号LOS+。
具体的，激光笔上设置有单开/关、多开/关以及全开/关功能的多个按键，通过设置有多个按键，当激光照到一个接收点上就可以产生多种不同的控制动作，实现不同功能。
值得注意的是，智能灯光控制组件包括单片机和网络模块，智能灯光控制组件采用无线网络模块的基于ARM芯片的单片机或采用有线网络模块的基于ARM芯片的单片机。控制机房包括上位机，上位机内设CPU、主板、内存、显卡和硬盘组成，还包括一个电源，硬盘内存储沙盘演示系统控制灯光所使用的相关程序。
此外，LED大屏显示器的输入端与上位机的输出端连接，LED大屏显示器的输出端外接视频信号线和音频线。智能灯光输入输出模块的输出端通过485通信总线与上位机的输入端连接。LED大屏显示器采用电阻式触摸显示屏、电容感应式触摸显示屏或红外线式触摸显示屏，LED大屏显示器可以与上位机互动。
值得说明的是，灯光组件包括若干LED灯，每个LED灯各自通过预定的接口连接于智能灯光控制组件上可以便于复用和控制，灯光组件在智能灯光控制组件的的控制下，完成开关和相关灯光效果的实现。比如特定的信号开关特定的LED等；按照不同的开关顺序，实现跑马灯等灯光效果，此外，每个LED灯可以是不同颜色的，可以实现更多的灯光效果。
本实施例的沙盘演示系统在使用时，参观者手持激光笔照射在沙盘模型激光接收单元范围内的区域，激光接收单元接收到激光笔的激光信号，控制智能灯光输入输出模块，从而改变通道值，激光笔所指向的区域的LED灯光部分范围会发光，并通过485总线触发与之连接的智能灯光控制组件实现与上位机的通信，上位机内相应的语音、视频内容配合灯光在LED大屏显示器演示，通过同步控制声、光、影像可以控制LED灯光色彩的闪烁实现对该区域进行色彩的渲染；本发明的沙盘演示系统可以在实体沙盘模型上把演示区域的生态、人文等内容以丰富多彩的形式完美地呈现在参观者的眼前，利用激光笔可以让参观者与实体沙盘实现良好的互动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、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仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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 (10)
1.一种沙盘演示系统，其特征在于：包括沙盘、控制机房、LED大屏显示器和激光笔，所述沙盘内设置有激光接收单元、智能灯光控制组件、智能灯光输入输出模块和灯光组件，所述激光接收单元通过接收解调电路与智能灯光控制组件电性连接且与激光笔相适配，激光接收单元包括光检测器模块、前置放大模块以及主放大器，光检测器模块与APD偏压模块连接，主放大器输入端与AGC放大模块连接，AGC放大模块输入端与峰值检波模块连接，峰值检波模块输入端与均衡器连接，主放大器输出端与均衡器连接，均衡器输出端与判决在生模块连接，主放大器通过定时提取模块与判决在生模块连接。
2.根据权利要求1所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述激光笔内设置有半导体激光器，所述半导体激光器内设调制驱动电路。
3.根据权利要求2所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述激光笔上设置有单开/关、多开/关以及全开/关功能的多个按键。
4.根据权利要求1所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述智能灯光控制组件包括单片机和网络模块。
5.根据权利要求4所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述智能灯光控制组件采用无线网络模块的基于ARM芯片的单片机或采用有线网络模块的基于ARM芯片的单片机。
6.根据权利要求1所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述控制机房包括上位机，所述上位机内设CPU、主板、内存、显卡和硬盘组成，还包括一个电源。
7.根据权利要求6所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述LED大屏显示器的输入端与所述上位机的输出端连接，所述LED大屏显示器的输出端外接视频信号线和音频线。
8.根据权利要求6所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述智能灯光输入输出模块的输出端通过485通信总线与上位机的输入端连接。
9.根据权利要求1所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述LED大屏显示器采用电阻式触摸显示屏、电容感应式触摸显示屏或红外线式触摸显示屏。
10.根据权利要求1所述的沙盘演示系统，其特征在于：所述灯光组件包括若干LED灯，每个LED灯各自通过预定的接口连接于所述智能灯光控制组件上。
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