CN111963930A - 一种电容式旋转角度检测舞台灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容式旋转角度检测舞台灯，包括枢接件及用于支撑枢接件的支撑件，枢接件上附有反射栅，反射栅跟随枢接件转动，支撑件上附有信号栅，信号栅与反射栅相对设置，信号栅包括电容发射片、电容接收片及屏蔽片，反射栅包括将电容发射片发送过来的信号反射到电容接收片的电容反射片。施加在电容发射片上的周期激励信号，通过信号栅的电容发射片与反射栅的电容反射片、反射栅的电容反射片与信号栅的电容接收片两对电容耦合，最终在信号栅的电容接收片上形成合成信号。利用电容变化的原理，适当防护后具有防油污、防尘、对空气湿度及温度不敏感等优点；并且直接对枢接件的旋转角度进行直接测量，传动过程中的偏差不会影响实际结果的测量。

Description

一种电容式旋转角度检测舞台灯

技术领域

本发明涉及舞台灯技术领域，更具体地，涉及一种电容式旋转角度检测舞台灯。

背景技术

随着舞台场地的拓展，一些舞台搭建在远离舞台灯的地方，或一些特大型的演出场合舞台很大，舞台灯需要照射距离十分远，因此要求舞台灯的定位足够精准，避免远距离投射时出现偏差。

现有大多是利用安装在灯头或者支撑臂的驱动电动机转轴上的光电编码器或者磁编码器，间接测量灯头或者支撑臂的旋转角度，由于光电编码器或者磁编码器精度有限且价格较贵，而传动皮带一般具有一定弹性，有时还会出现跳齿的情况，所以导致最终的角度测量结果与实际会存在偏差，因此现有的舞台灯不适合远距离投射定位。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种电容式旋转角度检测舞台灯，利用电容原理，直接的测量所述枢接件相对于所述支撑件的旋转角度，测量结果更精确，使得灯光的投射定位更精准。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电容式旋转角度检测舞台灯，包括枢接件及用于枢接支撑所述枢接件的支撑件，所述枢接件围绕旋转中心线旋转且包括至少一个产生投射光束的光源，所述枢接件上附着有反射栅，所述反射栅跟随所述枢接件转动，所述支撑件上附着有信号栅，所述信号栅与所述反射栅相对设置，且所述信号栅与所述反射栅的中心线均与所述枢接件的旋转中心线重合，所述信号栅包括电容发射片、电容接收片以及位于所述电容发射片与所述电容接收片之间的避免所述电容发射片与电容接收片之间直接电容耦合的屏蔽片，所述反射栅包括将所述电容发射片发送过来的信号反射到电容接收片的电容反射片。

所述电容式旋转角度检测舞台灯通过直接将信号栅附着在所述支撑件相对静止不动，将信号栅附着在所述支撑件上跟随所述支撑件转动，并且所述信号栅与所述反射栅相对设置。工作时，施加在信号栅的电容发射片上的周期激励信号，通过信号栅的电容发射片与反射栅的电容反射片、反射栅的电容反射片与信号栅的电容接收片两对电容耦合，最终在信号栅的电容接收片上形成合成信号。利用电容变化的原理，使用适当防护措施后具有防油污、防尘、对空气湿度及温度不敏感等优点，检测性能更稳定；并且直接对所述枢接件的旋转角度进行直接测量，传动过程中的偏差不会影响实际结果的测量。

进一步地，所述电容发射片分为多组，每组数量相等，所述电容反射片对应所述电容发射片的组数设置为多片，所述电容接收片为单片，接收所述电容反射片反射的所有的所述电容发射片信号。

进一步地，所述电容接收片位于所述信号栅中心位置，所述电容发射片环绕所述电容接收片设置。所述信号栅同样面积的情况下，便于布置更多的所述电容发射片，提高检测精度。

进一步地，对每组电容发射片按顺时针或者逆时针进行编号，相同编号的所述电容发射片的线路连接点均与同一导电环相连后连接至同一电路，所述导电环位于所述电容发射片远离所述反射栅一侧。便于同样编号的所述电容发射片连接至同一电路。

进一步地，相同编号的所述电容发射片的线路连接点距离所述信号栅中心距离相等。如此，多个所述导电环就可以设计成圆形，且按照同心环排列，便于设计加工。

进一步地，所述屏蔽片包括位于所述电容发射片与所述电容接收片之间的多个导电柱，以及位于所述电容接收片远离所述反射栅一侧的第一导电片，所述导电柱与所述第一导电片连接。所述导电柱使得所述电容发射片与所述电容接收片从靠近所述反射栅一侧至远离所述反射栅一侧，均具有良好的屏蔽效果。

进一步地，所述第一导电片在所述枢接件的旋转中心线方向上的投影覆盖所述电容接收片且在所述电容发射片的范围之内。以保持对所述较好的屏蔽效果。

进一步地，多片所述电容反射片均与同一第二导电片的电连接，所述第二导电片位于所述电容反射片远离所述信号栅一侧，且所述第二导电片在所述枢接件的旋转中心线方向上的投影覆盖所述电容反射片。所述第二导电片起屏蔽作用。

进一步地，所述反射栅还包括与所述电容反射片位于同一平面的第三导电片，所述第三导电片周缘具有多个缺口，所述电容反射片位于所述缺口中，且与所述第三导电片互不导通。所述第三导电片同样起屏蔽作用。

进一步地，所述电容发射片分为15组，每组数量为8个，所述电容反射片的数量同样为15个。所述电容发射片与所述电容反射片的数量越多检测精度越高。

进一步地，所述反射栅靠近所述信号栅的一侧与远离所述信号栅的一侧均设置有绝缘防护片。避免所述反射栅的电极与其它元件接触发生短路。

进一步地，所述反射栅附着于所述枢接件的枢接轴上。所述信号栅由于需要与信号线连接，一般会设置在所述支撑件内部，而所述枢接轴末端也会伸入所述支撑件中，因此将不需要连接信号线的所述反射栅附着于所述枢接件的枢接轴上，便于被所述信号栅所侦测。

进一步地，所述枢接件的枢接轴两端贯穿，连接所述枢接件与所述支撑件之间的线缆从所述枢接轴中穿过。从而实现安装有所述反射栅的枢接轴同时具有过线功能，当所述枢接件仅具有一个枢接轴时，或者当所述枢接件的两个枢接轴都需要过线时，依然不影响所述枢接件与所述支撑件之间传递信号与电能。

进一步地，一杆体一端连接有反射栅，另一端与所述枢接轴远离所述枢接件的端部连接。由于所述枢接件的枢接轴两端贯穿形成的通孔一般中心线也是与所述枢接件的旋转中心线重合的，所以会导致所述反射栅不便于附着在所述枢接件的枢接轴上，通过所述杆体可以实现即使所述枢接件的枢接轴两端贯穿，所述反射栅的中心线也可以与所述枢接件的旋转中心线重合。

进一步地，一杆体位于所述枢接轴中且与所述枢接轴平行设置，所述杆体一端连接有反射栅，另一端与所述枢接件连接。当所述枢接件内部空间允许的时候，所述杆体位于所述枢接轴中直接与所述枢接件连接，相较于与所述枢接轴远离所述枢接件的端部连接时的结构更简单，同样可以实现即使所述枢接件的枢接轴两端贯穿，所述反射栅的中心线也可以与所述枢接件的旋转中心线重合。

进一步地，所述反射栅呈环型，所述枢接件的枢接轴从所述反射栅中穿过。即所述反射栅直接套设在所述枢接轴之外，或者所述反射栅附着在所述枢接件上但环绕所述枢接件的枢接轴设置，当所述反射栅无法附着在枢接轴端部时，此结构可以依然实现所述反射栅的中心线也可以与所述枢接件的旋转中心线重合。

进一步地，还包括附着于所述枢接件的磁敏以及附着于所述支撑件的对所述磁敏进行检测的磁开关。所述磁敏与所述磁开关共同作用进行起始点检测或复位检测。

进一步地，所述枢接件为舞台灯的灯头，所述支撑件为灯头的支撑臂；或者所述枢接件为舞台灯灯头和支撑臂，所述支撑件为舞台灯的机箱。

进一步地，所述枢接件内至少具有光束切割组件、图案整形组件、颜色渲染组件、调焦透镜组件、分光组件、雾化组件、放大透镜组件中的一种。

附图说明

图1是本发明舞台灯的整体结构示意图。

图2是本发明信号栅的正面结构示意图。

图3是本发明信号栅的反面结构示意图。

图4是本发明反射栅的正面结构示意图。

图5是本发明反射栅的反面结构示意图。

图6是本发明支撑臂与灯头连接部分的爆炸结构示意图。

图7是本发明支撑臂与灯头连接部分的剖视结构示意图。

图8是本发明支撑臂与机箱连接部分的爆炸结构示意图。

图9是本发明支撑臂与机箱连接部分的剖视结构示意图。

图中：

110、灯头；120、支撑臂；130、机箱；200、枢接轴；210、杆体；300、信号栅；320、电容发射片；321、线路连接点；330、导电环；340、电容接收片；350、屏蔽片；351、导电柱；352、第一导电片；400、反射栅；410、电容反射片；411、第二导电片；412、第三导电片；420、绝缘防护片。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1至图9，本发明提供一种电容式旋转角度检测舞台灯，包括枢接件及用于枢接支撑所述枢接件的支撑件，所述枢接件围绕旋转中心线旋转且包括至少一个产生投射光束的光源，所述枢接件上附着有反射栅400，所述反射栅400跟随所述枢接件转动，所述支撑件上附着有信号栅300，所述信号栅300与所述反射栅400相对设置，且所述信号栅300与所述反射栅400的中心线均与所述枢接件的旋转中心线重合，所述信号栅300包括电容发射片320、电容接收片340以及位于所述电容发射片320与所述电容接收片340之间的避免所述电容发射片320与电容接收片340之间直接电容耦合的屏蔽片350，所述反射栅400包括将所述电容发射片320发送过来的信号反射到电容接收片340的电容反射片410。

所述电容式旋转角度检测舞台灯通过直接将信号栅300附着在所述支撑件相对静止不动，将信号栅300附着在所述支撑件上跟随所述支撑件转动，并且所述信号栅300与所述反射栅400相对设置。工作时，施加在信号栅300的电容发射片320上的周期激励信号，通过信号栅300的电容发射片320与反射栅400的电容反射片410、反射栅400的电容反射片410与信号栅300的电容接收片340两对电容耦合，最终在信号栅300的电容接收片340上形成合成信号。利用电容变化的原理，使用适当防护措施后具有防油污、防尘、对空气湿度及温度不敏感等优点，检测性能更稳定；并且直接对所述枢接件的旋转角度进行直接测量，传动过程中的偏差不会影响实际结果的测量。

所述信号栅300与所述反射栅400的工作原理为所述信号栅300的电容发射片320发射信号被所述反射栅400的电容反射片410反射后，再被所述信号栅300的电容接收片340接收，所以所述反射栅400一般不需要连接任何的信号线，而所述信号栅300则需要连接信号线，因此优选将不需要连接信号线的所述反射栅400附着在旋转的所述枢接件上，需要连接信号线的所述信号栅300设置在所述支撑件上，符合一般的设计习惯。需要指出的是，如果为了规避本申请而强行将所述反射栅400附着在所述支撑件上，而将所述信号栅300附着在枢接件上，应当视为本申请的改劣设计，同样在本申请的保护范围之内。

在本发明优选地实施例中，所述枢接件为舞台灯的灯头110，所述支撑件为灯头110的支撑臂120（如图6、图7）；或者所述枢接件为舞台灯灯头110和支撑臂120，所述支撑件为舞台灯的机箱130（如图8、图9）。

在本发明优选地实施例中，所述枢接件内至少具有光束切割组件、图案整形组件、颜色渲染组件、调焦透镜组件、分光组件、雾化组件、放大透镜组件中的一种，前述各种组件一般位于舞台灯的所述灯头110内，分别实现对光束周缘的切割、光束图案的整形、光束颜色的渲染、光束焦点的调节、光束的裂变、光束的匀光、光斑的放大效果。

如图2、图4，在本发明优选地实施例中，所述电容发射片320分为多组，每组数量相等，所述电容反射片410对应所述电容发射片320的组数设置为多片，所述电容接收片340为单片，接收所述电容反射片410反射的所有的所述电容发射片320信号。

在本发明优选地实施例中，所述电容接收片340位于所述信号栅300中心位置，所述电容发射片320环绕所述电容接收片340设置。所述信号栅300同样面积的情况下，便于布置更多的所述电容发射片320，提高检测精度。

如图2、图3，在本发明优选地实施例中，对每组电容发射片320按顺时针或者逆时针进行编号，相同编号的所述电容发射片320的线路连接点321均与同一导电环330相连后连接至同一电路，所述导电环330位于所述电容发射片320远离所述反射栅400一侧。便于同样编号的所述电容发射片320连接至同一电路。

在本发明优选地实施例中，相同编号的所述电容发射片320的线路连接点321距离所述信号栅300中心距离相等。如此，多个所述导电环330就可以设计成圆形，且按照同心环排列，便于设计加工。

在本发明优选地实施例中，所述屏蔽片350包括位于所述电容发射片320与所述电容接收片340之间的多个导电柱351，以及位于所述电容接收片340远离所述反射栅400一侧的第一导电片352，所述导电柱351与所述第一导电片352连接。所述导电柱351使得所述电容发射片320与所述电容接收片340从靠近所述反射栅400一侧至远离所述反射栅400一侧，均具有良好的屏蔽效果。在本实施例中，所述导电柱351紧密排列，相互间距小于1mm。

在本发明优选地实施例中，所述第一导电片352在所述枢接件的旋转中心线方向上的投影覆盖所述电容接收片340且在所述电容发射片320的范围之内。以保持对所述较好的屏蔽效果。

如图4、图5，在本发明优选地实施例中，多片所述电容反射片410均与同一第二导电片411的电连接，所述第二导电片411位于所述电容反射片410远离所述信号栅300一侧，且所述第二导电片411在所述枢接件的旋转中心线方向上的投影覆盖所述电容反射片410。所述第二导电片411起屏蔽作用。

在本发明优选地实施例中，所述反射栅400还包括与所述电容反射片410位于同一平面的第三导电片412，所述第三导电片412周缘具有多个缺口，所述电容反射片410位于所述缺口中，且与所述第三导电片412互不导通。所述第三导电片412同样起屏蔽作用。

如图2，在本发明优选地实施例中，所述电容发射片320分为15组，每组数量为8个，所述电容反射片410的数量同样为15个。所述电容发射片320与所述电容反射片410的数量越多检测精度越高。

对每组电容发射片320进行编号A到H，同编号的电容发射片320与同一电路相连，在编号为A-H的电容发射片320上分别加上8个等幅、同频、相位依次相差π/4的方波激励电压信号，每组编号相同的电容发射片320都加以相同的激励信号，经过两对电容耦合（电容发射片320与电容反射片410、电容反射片410与电容接收片340）在电容接收片340上形成容栅电压信号。

如图6、图8，在本发明优选地实施例中，所述反射栅400靠近所述信号栅300的一侧与远离所述信号栅300的一侧均设置有绝缘防护片420。避免所述反射栅400的电极与其它元件接触发生短路。所述绝缘防护片420的形状及大于与所述反射栅400相对应。

在本发明优选地实施例中，所述反射栅400附着于所述枢接件的枢接轴200上。所述信号栅300由于需要与信号线连接，一般会设置在所述支撑件内部，而所述枢接轴200末端也会伸入所述支撑件中，因此将不需要连接信号线的所述反射栅400附着于所述枢接件的枢接轴200上，便于被所述信号栅300所侦测。

在本发明优选地实施例中，所述枢接件的枢接轴200两端贯穿，连接所述枢接件与所述支撑件之间的线缆从所述枢接轴200中穿过。从而实现安装有所述反射栅400的枢接轴200同时具有过线功能，当所述枢接件仅具有一个枢接轴200时，或者当所述枢接件的两个枢接轴200都需要过线时，依然不影响所述枢接件与所述支撑件之间传递信号与电能。

如图6、图7，在本发明优选地实施例中，一杆体210一端连接有反射栅400，另一端与所述枢接轴200远离所述枢接件的端部连接。由于所述枢接件的枢接轴200两端贯穿形成的通孔一般中心线也是与所述枢接件的旋转中心线重合的，所以会导致所述反射栅400不便于附着在所述枢接件的枢接轴200上，通过所述杆体210可以实现即使所述枢接件的枢接轴200两端贯穿，所述反射栅400的中心线也可以与所述枢接件的旋转中心线重合。在本实施例中，所述枢接件为舞台灯的灯头110，所述支撑件为灯头110的支撑臂120，由于所述灯头110内部元件众多、空间有限，不便于安装固定所述杆体210，所以直接将所述杆体210与所述灯头110的枢接轴200端部连接。

如图8、图9，在本发明优选地实施例中，一杆体210位于所述枢接轴200中且与所述枢接轴200平行设置，所述杆体210一端连接有反射栅400，另一端与所述枢接件连接。当所述枢接件内部空间允许的时候，所述杆体210位于所述枢接轴200中直接与所述枢接件连接，相较于与所述枢接轴200远离所述枢接件的端部连接时的结构更简单，同样可以实现即使所述枢接件的枢接轴200两端贯穿，所述反射栅400的中心线也可以与所述枢接件的旋转中心线重合。在本实施例中，所述枢接件为舞台灯灯头110和支撑臂120，所述支撑件为舞台灯的机箱130。

在本发明优选地实施例中，所述反射栅400呈环型，所述枢接件的枢接轴200从所述反射栅400中穿过。即所述反射栅400直接套设在所述枢接轴200之外，或者所述反射栅400附着在所述枢接件上但环绕所述枢接件的枢接轴200设置，当所述反射栅400无法附着在枢接轴200端部时，此结构可以依然实现所述反射栅400的中心线也可以与所述枢接件的旋转中心线重合。

在本发明优选地实施例中，还包括附着于所述枢接件的磁敏以及附着于所述支撑件的对所述磁敏进行检测的磁开关。所述磁敏与所述磁开关共同作用进行起始点检测或复位检测。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，包括枢接件及用于枢接支撑所述枢接件的支撑件，所述枢接件围绕旋转中心线旋转且包括至少一个产生投射光束的光源，所述枢接件上附着有反射栅(400)，所述反射栅(400)跟随所述枢接件转动，所述支撑件上附着有信号栅(300)，所述信号栅(300)与所述反射栅(400)相对设置，且所述信号栅(300)与所述反射栅(400)的中心线均与所述枢接件的旋转中心线重合，所述信号栅(300)包括电容发射片(320)、电容接收片(340)以及位于所述电容发射片（320）与所述电容接收片（340）之间的避免所述电容发射片(320)与电容接收片(340)之间直接电容耦合的屏蔽片(350)，所述反射栅(400)包括将所述电容发射片(320)发送过来的信号反射到电容接收片(340)的电容反射片(410)。

2.根据权利要求1所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，所述电容发射片(320)分为多组，每组数量相等，所述电容反射片(410)对应所述电容发射片(320)的组数设置为多片，所述电容接收片(340)为单片，接收所述电容反射片(410)反射的所有的所述电容发射片(320)信号。

3.根据权利要求2所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，所述电容接收片(340)位于所述信号栅(300)中心位置，所述电容发射片(320)环绕所述电容接收片(340)设置。

4.根据权利要求3所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，对每组电容发射片(320)按顺时针或者逆时针进行编号，相同编号的所述电容发射片(320)的线路连接点(321)均与同一导电环(330)相连后连接至同一电路，所述导电环(330)位于所述电容发射片(320)远离所述反射栅(400)一侧。

5.根据权利要求4所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，相同编号的所述电容发射片(320)的线路连接点(321)距离所述信号栅(300)中心距离相等。

6.根据权利要求3所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，所述屏蔽片(350)包括位于所述电容发射片(320)与所述电容接收片(340)之间的多个导电柱(351)，以及位于所述电容接收片(340)远离所述反射栅(400)一侧的第一导电片(352)，所述导电柱(351)与所述第一导电片(352)连接。

7.根据权利要求6所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，所述第一导电片(352)在所述枢接件的旋转中心线方向上的投影覆盖所述电容接收片(340)且在所述电容发射片(320)的范围之内。

8.根据权利要求2所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，多片所述电容反射片(410)均与同一第二导电片(411)的电连接，所述第二导电片(411)位于所述电容反射片(410)远离所述信号栅(300)一侧，且所述第二导电片(411)在所述枢接件的旋转中心线方向上的投影覆盖所述电容反射片(410)。

9.根据权利要求2所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于，所述反射栅(400)还包括与所述电容反射片(410)位于同一平面的第三导电片(412)，所述第三导电片(412)周缘具有多个缺口，所述电容反射片(410)位于所述缺口中，且与所述第三导电片(412)互不导通。

10.根据权利要求2所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 所述电容发射片(320)分为15组，每组数量为8个，所述电容反射片(410)的数量同样为15个。

11.根据权利要求1所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 所述反射栅(400)靠近所述信号栅(300)的一侧与远离所述信号栅(300)的一侧均设置有绝缘防护片(420)。

12.根据权利要求1所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 所述反射栅(400)附着于所述枢接件的枢接轴(200)上。

13.根据权利要求12所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 所述枢接件的枢接轴(200)两端贯穿，连接所述枢接件与所述支撑件之间的线缆从所述枢接轴(200)中穿过。

14.根据权利要求13所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 一杆体(210)一端连接有反射栅(400)，另一端与所述枢接轴(200)远离所述枢接件的端部连接。

15.根据权利要求13所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 一杆体(210)位于所述枢接轴(200)中且与所述枢接轴(200)平行设置，所述杆体(210)一端连接有反射栅(400)，另一端与所述枢接件连接。

16.根据权利要求1所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 所述反射栅(400)呈环型，所述枢接件的枢接轴(200)从所述反射栅(400)中穿过。

17.根据权利要求1所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 还包括附着于所述枢接件的磁敏以及附着于所述支撑件的对所述磁敏进行检测的磁开关。

18.根据权利要求1所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 所述枢接件为舞台灯的灯头(110)，所述支撑件为灯头(110)的支撑臂(120)；或者所述枢接件为舞台灯灯头(110)和支撑臂(120)，所述支撑件为舞台灯的机箱(130)。

19.根据权利要求1所述的电容式旋转角度检测舞台灯，其特征在于， 所述枢接件内至少具有光束切割组件、图案整形组件、颜色渲染组件、调焦透镜组件、分光组件、雾化组件、放大透镜组件中的一种。

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