CN203631077U

CN203631077U - 全彩立体全方位显示装置

Info

Publication number: CN203631077U
Application number: CN201320789398.2U
Authority: CN
Inventors: 鱼新民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-30
Filing date: 2013-11-30
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2023-11-30

Abstract

本实用新型提供了一种全彩立体全方位显示装置，包括电动机，电动机的输出轴上安装有支撑盘，支撑盘上沿圆周方向均匀设置有多个显示扇面，各显示扇面的外侧面上均布置有LED显示阵列；该显示装置还包括电路部分，电路部分包括与上位机相连接的图像数据处理电路，图像数据处理电路通过无线通讯模块与图像数据驱动电路相连接，图像数据驱动电路与各显示扇面上的LED显示阵列相连接，还包括为图像数据处理电路、图像数据驱动电路以及电动机供电的电源驱动电路。本实用新型克服了目前平面显示产品只能单方向显示的缺点，且具有能耗小，成本低的优点，可广泛使用于室内、户外以及其它需要大屏幕显示的场所，是一种全新的显示媒介。

Description

全彩立体全方位显示装置

技术领域

本实用新型属于显示屏技术领域，具体涉及一种全彩立体全方位显示装置。

背景技术

在现代信息社会中，作为人机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到了迅速发展，目前以LED数码显示技术为代表的平面显示技术已经发展比较成熟，而且应用范围越来越广，如，LED大屏幕显示技术已成为户外广告主要的显示技术，被广泛应用在各种户外显示场合。但是，平面显示存在的一个最主要的缺点就是显示视角只有180°，无法立体全方位显示，所以只能在显示视角180°范围内单方向看得到显示内容。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全彩立体全方位显示装置，以克服目前平面显示屏只能单方向显示的缺点。

为实现上述目的，本实行新型采用以下技术方案：

一种全彩立体全方位显示装置，包括电动机，电动机的输出轴上安装有支撑盘，支撑盘上沿圆周方向均匀设置有多个显示扇面，各显示扇面的外侧面上均布置有LED显示阵列；该显示装置还包括电路部分，电路部分包括与上位机相连接的图像数据处理电路，图像数据处理电路通过无线通讯模块与图像数据驱动电路相连接，图像数据驱动电路与各显示扇面上的LED显示阵列相连接，还包括为图像数据处理电路、图像数据驱动电路以及电动机供电的电源驱动电路。

进一步的，图像数据处理电路包括与上位机依次连接的输入数据接口和数据暂存中心，无线通讯模块包括与数据暂存中心相连接的无线红外发射模块、以及无线红外接收模块，图像数据驱动电路包括主控模块，无线红外接收模块与主控模块相连接，主控模块上还连接有定位传感器、数据乒乓存储和扫描驱动电路，扫描驱动电路与各显示扇面上的LED显示阵列相连接。

进一步的，电源驱动电路包括相连接的电源和开关电源，开关电源通过电机驱动电路与电动机相连接，开关电源还与图像数据处理电路的数据暂存中心相连接，开关电源还连接有无线供电模块的无线供电初级，无线供电模块的无线供电次级通过整流滤波电路与图像数据驱动电路的主控模块相连接。

进一步的，支撑盘和电动机均安装在底座上。

进一步的，输入数据接口、数据暂存中心、无线红外发射模块、电源、开关电源、电机驱动电路和无线供电初级安装在底座上；无线红外接收模块、无线供电次级、整流滤波电路、主控模块、扫描驱动电路、定位传感器和数据乒乓存储安装在支撑盘上。

进一步的，显示扇面的外侧套置有一透明外罩，该透明外罩的底部与底座顶面相接。

进一步的，透明外罩为柱形或球形。

进一步的，透明外罩的上方设置有顶盖。

进一步的，底座上还安装有用于调节透明外罩内温度的控温设备。

进一步的，显示扇面上的LED显示阵列为双R型全彩高灰度级发光二极管阵列。

跟其它所有显示技术一样，本实行新型也是基于视觉暂留原理来完成的。视觉暂留现象（Visual staying phenomenon，duration of vision）是指人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。视觉暂留现象的产生是由视神经的反应速度造成的，其时值是1/24秒。视觉暂留现象是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。

LED平面显示技术基于对构成整个屏幕的LED点阵模块进行动态传递数据，使其在1/24秒内完成一副图像扫描，从而形成动态画面。本实用新型由于在支撑盘上沿其圆周方向均匀设置有多个显示扇面，工作状态下，各显示扇面均处于旋转状态，在给各显示扇面上的LED显示阵列传递数据的同时，各显示扇面旋转构成的曲面即成为显示面，主控模块以一定的时间间隔同时发送图像数据给各显示扇面上的LED显示阵列，使其在1/24秒内完成一次画面扫描，然后进行下一副图像扫描，利用人眼的视觉暂留效应从而形成完整的画面，并可以通过调整LED发光管亮度、灰度等使其显示内容更加逼真，可以显示图像、文字、视频、动画等内容。

与平面LED显示技术相比，本实用新型不仅可实现全彩立体全方位显示，而且由于采用的LED较少，具有能耗小，成本低的优点，可广泛使用于室内、户外以及其它需要大屏幕显示的场所，是一种全新的显示媒介。

附图说明

图1是本实用新型全彩立体全方位显示装置的结构示意图；

图2是本实用新型显示装置中支撑盘的结构示意图；

图3是本实用新型显示装置中显示扇片上显示阵列的结构示意图；

图4是本实用新型显示装置中的电路结构示意图；

图5是本实用新型显示装置电路中的无线供电模块原理示意图。

其中，1、底座，2、电动机，3、支撑盘，4、显示扇面，5、透明外罩，6、顶盖，7、控温设备，8、定位传感器，9、上位机，10、输入数据接口，11、电源，12、开关电源，13、数据暂存中心，14、电机驱动电路，15、无线红外发射模块，16、无线供电初级，17、无线红外接收模块，18、无线供电次级，19、整流滤波电路，20、主控模块，21、扫描驱动电路，22、LED显示阵列，23、数据乒乓存储。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种全彩立体全方位显示装置，包括电动机2，电动机2的输出轴上安装有支撑盘3，支撑盘3和电动机2均安装在底座1上。底座1的作用主要是支撑显示装置主体，并与外界电源和计算机连接，本实施例中，底座1为中空的圆台，电动机2安装在底座1的中心。电动机2选择低噪声、转速可调直流型，主要作用为带动显示扇面4旋转以形成视觉显示面。

如图2所示，支撑盘3做成花盘结构，中间镂空以减小整体质量，同时保留足够空间承载显示扇面4和部分电路。

结合图3所示，支撑盘3上沿圆周方向均匀设置有四个显示扇面4，各显示扇面4的外侧面上均布置有LED显示阵列22。其中，显示扇面4上的LED显示阵列22为双R型全彩高灰度级发光二极管阵列。每个显示扇面4由480个全彩高灰度级发光二极管阵列构成，显示时根据扫描顺序，轮流点亮，同时调节显示灰度，显示全彩内容。选择R、G、B全彩高灰度级发光二极管，而且由于红色管亮度比绿色和蓝色管弱，所以可以选择双R型管，以增强红管的显示亮度。四个显示扇面4上同一纬线位置处的发光管严格对齐，保证显示的整体效果。另外，显示扇面底色为黑色以增强显示亮度。

显示扇面4的外侧套置有一透明外罩5，透明外罩5的底部与底座1的顶面相接。本实施例中，透明外罩5为柱形。透明外罩5还可以根据需要为球形或其它形状。透明外罩5的作用是将外界与显示扇面4隔开以保护显示扇面4，同时作为安全外罩防止由于显示扇面4旋转造成危害，另外它还可以作为LED显示阵列22的投影屏幕，可以更加清晰的全方位显示文字、图片、视频等内容。

透明外罩5的上方设置有顶盖6，能够起到固定透明外罩5和保护透明外罩5内部件的作用。

由于电动机2旋转和LED显示阵列22工作时会产生热量，同时如果外界温度温度过高或过低都会影响显示扇面4的工作效果，因此在底座1上安装有控温设备7，控温设备7在透明外罩5内温度过高或过低时可调节工作环境温度，保证各部件正常工作。

结合图4所示，本实用新型显示装置还包括电路部分，电路部分包括与上位机9相连接的图像数据处理电路，图像数据处理电路通过无线通讯模块与图像数据驱动电路相连接，图像数据驱动电路与各显示扇面4上的LED显示阵列22相连接，还包括为图像数据处理电路、图像数据驱动电路以及电动机2供电的电源驱动电路。图像数据处理电路包括与上位机9依次连接的输入数据接口10和数据暂存中心13。无线通讯模块包括与数据暂存中心13相连接的无线红外发射模块15、以及无线红外接收模块17。图像数据驱动电路包括主控模块20，无线红外接收模块17与主控模块20相连接，主控模块20上还连接有定位传感器8、数据乒乓存储23和扫描驱动电路21，扫描驱动电路21与各显示扇面4上的LED显示阵列22相连接。电源驱动电路包括相连接的电源11和开关电源12，开关电源12通过电机驱动电路14与电动机2相连接，开关电源12还与图像数据处理电路的数据暂存中心13相连接，开关电源12还连接有无线供电模块的无线供电初级16，无线供电模块的无线供电次级18通过整流滤波电路19与图像数据驱动电路的主控模块20相连接。

由于本实用新型中显示扇面4工作时处于旋转状态，所以常规电路布局无法实现图像数据传输和图像数据驱动，因此，本实用新型将部分电路安装于下部底座1上，部分电路安装于上部支撑盘3上，电路各元件的具体安装位置为：输入数据接口10、数据暂存中心13、无线红外发射模块15、电源11、开关电源12、电机驱动电路14和无线供电初级16安装在底座1上；无线红外接收模块17、无线供电次级18、整流滤波电路19、主控模块20、扫描驱动电路21、定位传感器8和数据乒乓存储23安装在支撑盘3上；上述在支撑盘3上的元件布局要求对称，紧贴支撑盘安装。

结合图5所示，本实用新型对安装在上部支撑盘3上的电路采用基于磁感应耦合原理的无线供电方式进行供电。谐振电路产生的磁场通过分离变压器传递，初次级的谐振电路条件相匹配，输出电压通常为正弦波，因为在此波形下电路的噪声和变压器的漏磁最低。如图5所示，R₁、R₂、D₂和C_b与直流电源和MOSFET场效应管Q₁连接，场效应管由控制电路控制其通断，从而在线圈L两端产生高频交流信号，其与谐振电容C并联形成LC谐振，谐振磁场通过耦合变压器传递到次级线圈，次级也产生相应的感应电压，经过整流滤波后，给负载供电。本实施例采用罐型变压器，初级固定，次级随支撑盘转动为支撑盘上的电路供电。输出电压可以由外加偏置电流I_b控制，如果I_b经过电容C_b，偏置电压V_b也随之增加，同样输出电压也增加。为了减小漏磁，方便安装，本实施例采用罐型磁芯构成耦合变压器。

本实用新型的工作原理是：电源驱动电路的电源11开启后，开关电源12同时向电动机2、图像数据处理电路和图像数据驱动电路供电，在电动机2带动支撑盘3和显示扇面4旋转的同时，图像数据处理电路和图像数据驱动电路也开始进行图像数据的接收、传输、处理及驱动扫描等工作。

上位机9借助其强大的数据处理能力，依靠软件完成包括图像、文字、视频等原始数据源的压缩编码处理，使其转化为满足一定通信协议的数据格式，供下位处理器使用。

图像数据处理电路以数据暂存中心13为中心，设置输入数据接口10接受来自上位机9的输入数据，输入数据接口根据需要可以设置为RS232、RS485、以太网、USB等接口，数据暂存中心13对数据进行简单处理后，通过无线通讯模块与主控模块20实现通信。由于显示扇面4随着电动机旋转，因此无线通讯模块的无线红外发射模块15固定安装在底座1上，无线通讯模块的无线红外接收模块17安装在支撑盘3上随显示扇面4和支撑盘3转动，如此布置可使正常通讯得到保障。

安装在支撑盘3的部分电路主要完成将由数据暂存中心13传递过来数据解析，编制显示效果算法，进行灰度调制，产生符合LED显示的灰度级显示数据，存储显示数据，安排扫描信号扫描LED显示阵列22。该部分电路以图像数据驱动电路的主控模块20为主，主控模块20通过其内设置的由ARM系列高速处理芯片构成的ARM微处理器完成接受数据，并对数据进行重构编码和灰度调制，在极短时间内完成数据信息组织，并将其储存。存储方式选择乒乓存储方式，通过数据乒乓存储23来完成，即在数据存储部分，对于任意一路信号，都需要选用两片SRAM(静态存储器)进行乒乓式存储，即当一片存储器处于写入状态时，对下一步将要显示的数据进行处理后写入存储器；另外一片存储器处于读取状态，当前需要显示的数据从存储器中读取出来。两个存储器以帧为单位进行状态切换。

定位传感器8是为了帮助主控模块20确定形成每一幅画面的初始位置，保证正常显示。本实施例中选择霍尔元件作为定位传感器，通过主控模块20检测霍尔传感器信号来确定初始画面形成的初始位置。

主控模块20内除设置有ARM微处理器外，还设置有由现场可编程门阵列(FPGA：Field Programmable Gate Array)或复杂的可编程逻辑器件(CPLD：Complex Programmable Logic Device)等此类可编程专用集成电路(ASIC)构成的控制器。通过对控制器中的逻辑器件编程，利用其精确的时序逻辑控制，动态扫描LED显示阵列22，完成屏幕显示，包括串行移位时钟、锁存信号、行选通信号等。同时从SRAM中读取图像数据，并将其输出到相应颜色的信号数据总线上，与ARM微处理器异步通信实现双SRAM读写数据区。两片SRAM组成的数据缓冲、切换区，采乒乓逻辑，某一时刻一片SRAM从ARM微处理器接收数据，另一片SRAM由FPGA/CPLD逻辑读取数据并发送之LED阵列驱动。两者轮流切换，保证了数据的高速传传输。

Claims

1.一种全彩立体全方位显示装置，其特征在于，包括电动机（2），电动机（2）的输出轴上安装有支撑盘（3），支撑盘（3）上沿圆周方向均匀设置有多个显示扇面（4），各显示扇面（4）的外侧面上均布置有LED显示阵列（22）；该显示装置还包括电路部分，所述电路部分包括与上位机（9）相连接的图像数据处理电路，图像数据处理电路通过无线通讯模块与图像数据驱动电路相连接，图像数据驱动电路与各显示扇面（4）上的LED显示阵列（22）相连接，还包括为图像数据处理电路、图像数据驱动电路以及电动机（2）供电的电源驱动电路。

2.按照权利要求1所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述图像数据处理电路包括与上位机（9）依次连接的输入数据接口（10）和数据暂存中心（13），所述无线通讯模块包括与数据暂存中心（13）相连接的无线红外发射模块（15）、以及无线红外接收模块（17），所述图像数据驱动电路包括主控模块（20），无线红外接收模块（17）与主控模块（20）相连接，所述主控模块（20）上还连接有定位传感器（8）、数据乒乓存储（23）和扫描驱动电路（21），所述扫描驱动电路（21）与各显示扇面（4）上的LED显示阵列（22）相连接。

3.按照权利要求2所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述电源驱动电路包括相连接的电源（11）和开关电源（12），所述开关电源（12）通过电机驱动电路（14）与电动机（2）相连接，所述开关电源（12）还与图像数据处理电路的数据暂存中心（13）相连接，所述开关电源（12）还连接有无线供电模块的无线供电初级（16），无线供电模块的无线供电次（18）级通过整流滤波电路（19）与图像数据驱动电路的主控模块（20）相连接。

4.按照权利要求3所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述支撑盘（3）和电动机（2）均安装在底座（1）上。

5.按照权利要求4所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述输入数据接口（10）、数据暂存中心（13）、无线红外发射模块（15）、电源（11）、开关电源（12）、电机驱动电路（14）和无线供电初级（16）安装在底座上；所述无线红外接收模块（17）、无线供电次级（18）、整流滤波电路（19）、主控模块（20）、扫描驱动电路（21）、定位传感器（8）和数据乒乓存储（23）安装在支撑盘（3）上。

6.按照权利要求4所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述显示扇面（4）的外侧设置有一透明外罩（5），该透明外罩（5）的底部与底座（1）顶面相接。

7.按照权利要求6所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述透明外罩（5）为柱形或球形。

8.按照权利要求7所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述透明外罩（5）的上方设置有顶盖（6）。

9.按照权利要求7所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述底座（1）上还安装有用于调节透明外罩（5）内温度的控温设备（7）。

10.按照权利要求1或2所述全彩立体全方位显示装置，其特征在于，所述显示扇面（4）上的LED显示阵列（22）为双R型全彩高灰度级发光二极管阵列。