CN209312312U - 一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开涉及一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置。一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，其内部包括供电电路、光控感应电路、转速控制调节电路和自动复位旋钮，其中自动复位旋钮的内部由旋钮和复位装置组成；外部设有汽车模型和LED频闪光源开关按钮。通过LED频闪光源的照射汽车模型，实现调节汽车模型车轮的转动速度实现车轮前转、静止、后转三种不同状态。本装置是利用光控感应电路监测，实现自动通电启动与断电休眠，而自动复位旋钮在无人操作时会自动复位至初始位置，车轮停止转动，这两项措施有效的节约了能源的消耗。本装置增加了互动性和趣味性，观众通过亲身互动体验，能够直观生动的了解频闪效应和视觉暂留两种光学现象，弥补了科技展馆缺乏此类演示装置的局面。
Description
技术领域
本设计涉及频闪效应和视觉暂留应用技术领域，尤其涉及一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，属于光学科普教育类仪器。
背景技术
我们的生活中,不知道大家在看电影时有没有注意过，明明是汽车高速向前行驶汽车车轮却偏偏在倒着转，相信大家都会发现这个问题。这是怎么回事呢，这种现象主要是因为频闪效应和视觉暂留两种现象造成的。因为人眼在观察景物时，光信号进入大脑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，这种残留的像称为“后像”，视觉的这一现象被称为“视觉暂留”。视觉暂留想象会使画面在人的脑海里停留0.1-0.4秒，也就是说上一副画面还没有消失下一副画面就出现了，所以大脑会认为画面是连续出现的。而一般电影的帧率为24FPS，意思就是每秒了连续显示24副静止的画面，而两幅画面之间之所以能够运动的如行云流水一般，就是因为人眼就有视觉暂留特性，使大脑根本无法发现两幅画面更替之间的闪烁，因此就使看见的图片成为连续的画面。车轮在汽车高速行驶时,车轮上的点打个比方就像在圆形操场上跑步的人，第一时间比如在起点位置,而人眼下次反应的影像在起点后,其实是已经跑了接近一圈,当很多次画面连续起来就像人在倒退。
在现实中由于日光灯并不是连续发光,而是随着交流电的频率不停地闪烁,断续将物体照亮。目前，我国使用的交流电频率是50 赫兹，日光灯发光的频率是其两倍,即每秒有100 次闪烁，由于人眼的视觉暂留时间约为二十分之一秒，通常情况下感觉不到这种闪烁。以一定频率变化的光线照射下，观察到的物体运动呈现出静止或不同于其实际运动状态的现象称为频闪效应。光源频闪对人的视觉系统有刺激作用，会产生不舒适的感觉。例如，机加工行业机床操作工，对正向旋转的车刀，错觉为倒转。我们通过实物互动的形式，直观生动地展示频闪效应和视觉暂留现象，达到科普宣传的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种更加直观生动的观察频闪效应和视觉暂留现象变化关系的展示装置。
本发明所述的技术方案为一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，其内部组成包括供电电路、光控感应电路、转速控制调节电路、自动复位旋钮、车轮和LED频闪光源；其中自动复位旋钮的内部由旋钮、电位器和复位装置组成。
其中，所述的光控感应电路由人体热释感应器模块和信号控制电路组成，通过人体热释感应器模块在监测范围内感应到有人体靠近装置时，输出电信号，从而使信号控制电路根据接收到的电信号控制开关的导通，进而使供电电路为整个系统供电。
其中，所述的转速控制调节电路由检测电路、驱动电路和控制电路组成，通过检测电路将自动复位旋钮中电位器发送的电压信号转换为电流脉冲信号，再由控制电路根据相应电流脉冲信号输出对应的PWM控制信号，驱动电路根据接收的 PWM 控制信号，进而实现控制电机的转速。
其中，所述的自动复位旋钮由旋钮、电位器和复位装置组成，通过旋钮的顺时针旋转0°-270°，对应调节电位器0-100%电压信号变化，进而实现输出所需电压信号，当旋钮旋转至0°-270°内任何位置时停止操作，复位装置都能将旋钮自动复位至0°初始位置。
其中，所述的供电电路将交流电转换为恒定电流的直流电。
基于上述技术方案，本发明是利用供电电路将交流电转换为恒定电流的直流电。通过光控感应电路对周围环境进行监测，当感应到人体靠近时，人体热释感应器模块输出电信号，从而使信号控制电路根据接收到的电信号控制供电开关的导通。供电电路将交流电转换为恒定电流的直流电，开始为装置供电，LED频闪光源开启。通过顺时针旋转自动复位旋钮，旋钮旋转的角度与电位器电压值呈对应比例变化，即电位器根据旋钮旋转的角度输出对应的电信号，检测电路将接收到的电压信号转换为电流脉冲信号，再由控制电路根据相应电流脉冲信号输出对应的PWM控制信号，驱动电路根据接收的 PWM 控制信号，实现控制电机的转速，进而实现调节汽车模型车轮的转动速度的目的。当无人操作时，复位装置将旋钮自动复位至0°初始位置，车轮停止转动。而光控感应电路感应不到人体活动时，输出电信号控制开关的断开，整个系统切断供电进入休眠模式。
本发明在实际操作中的有益效果是观众通过实时调节自动复位旋钮，调节车轮的转动速度，通过LED频闪光源的照射，由于LED光源的频闪频率和汽车模型车轮的转速呈现一定的关系变化，致使前转的车轮呈现“前转”“静止”或“后转”等神奇的现象。本发明中的自动复位旋钮，当操作完成时，无论旋钮位于任何位置均能自动复位至0°初始位置，车轮停止转动；光控感应电路根据人员靠近时，发出电信号控制内部开关导通，使供电电路为整个装置供电；人员离开时，光控感应电路控制内部开关断开，系统断电休眠，这两项措施有效的节约了能源的消耗。本发明让观众对于频闪效应和视觉暂留概念有一个直观的比较，已达到学习区分频闪效应和视觉暂留两个光学知识点的目的。本发明具有较强的趣味性、知识性和互动性。在现有的科技馆展品中，弥补了此类展品的不足。
附图说明
图1为一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细描述本发明。
如图1所示，利用供电电路1将交流电转换为恒定电流的直流电。光控感应电路2对周围环境进行监测，当感应到人体靠近时，人体热释感应器模块21输出电信号，从而使信号控制电路22根据接收到的电信号控制开关的导通。使供电电路1开始为整个装置供电，LED频闪光源6开启。通过顺时针旋转自动复位旋钮4，旋钮41旋转的角度与电位器42输出的电压信号呈对应比例变化，检测电路31将电位器发送的电压信号转换为电流脉冲信号，再由控制电路32根据相应电流脉冲信号输出对应的PWM控制信号，驱动电路33根据接收的 PWM控制信号，实现控制电机的转速，进而实现调节车轮5的转动速度的目的。通过LED频闪光源6的照射，实现车轮“向前转”、“静止”、“向后转”三种不同状态。当无人操作时，无论旋钮41旋转至0°-270°内任何位置时，复位装置43都能将旋钮自动复位至0°初始位置，车轮停止转动。而光控感应电路2感应不到人体活动时，输出电信号控制开关的断开，整个系统切断供电进入休眠模式。
具体实施案例，本发明互动操作时，利用供电电路1将交流电转换为恒定电流的直流电。当感应到人体靠近装置时，光控感应电路2中的人体热释感应器模块21输出高电平信号控制开关导通，供电电路1开始为整个装置供电，LED频闪光源6开启。通过顺时针旋转自动复位旋钮4，旋钮41旋转的角度与电位器42输出的电压信号呈对应比例变化，即电位器43根据旋钮41旋转的角度输出对应的电压信号，检测电路31将接电位器42发送的电压信号转换为电流脉冲信号，再由控制电路32根据相应电流脉冲信号输出对应的PWM控制信号，驱动电路33根据接收的 PWM 控制信号，实现控制电机的转速，进而实现调节车轮5的转动速度的目的。通过LED频闪光源6的照射，当调节出来的车轮5旋转的速率大于LED频闪光源6频闪频率时，也就是说LED频闪光源6每次变亮时，车轮5均比旋转一圈或整数倍圈多一点，因为人眼的视觉暂留特性，第一个视觉影像尚未消失，第二个视觉影像已经产生，当多个影像连接在一起，会使人眼产生“前转”的现象；当调节的车轮5旋转的速率与LED频闪光源6频闪频率相同时，也就是说LED频闪光源6每进行一次明暗变化，车轮正好旋转一圈或整数倍圈，因为人眼的视觉暂留特性，每次光源变亮时开到的都是相同的位置，所以会出现“静止”的状态；当调节出来的车轮5旋转的速率小于LED频闪光源6频闪频率时，也就是说LED频闪光源6每次变亮时，车轮5均未旋转一圈或整数倍圈，因为人眼的视觉暂留特性，第一个视觉影像尚未消失，第二个视觉影像已经产生，当多个影像连接在一起，会使人眼产生“向后转”的假象。在上述过程中，当完成操作时，无论旋钮41旋转至0°-270°内任何位置时，复位装置43都能将旋钮41自动复位至0°初始位置，车轮5停止转动。光控感应电路2感应装置周围没有人体活动时，人体热释感应器模块21输出低电平信号控制开关断开，整个系统切断供电进入休眠模式。有效的节约了能源的消耗。通过本发明能够直观生动的了解频闪效应和视觉暂留现象，已达到学习区分频闪效应和视觉暂留现象两个光学知识点的目的。
Claims (5)
1.一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，其特征在于：一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置组成包括供电电路、光控感应电路、转速控制调节电路、自动复位旋钮、车轮和LED频闪光源；其中自动复位旋钮的内部由旋钮、电位器和复位装置组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，其特征是所述的光控感应电路由人体热释感应器模块和控制电路组成，通过人体热释感应器模块在监测范围内感应到有人体靠近装置时，输出电信号，从而使信号控制电路根据接收到的电信号控制开关的导通，进而使供电电路为整个系统供电。
3.根据权利要求1所述的一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，其特征是所述的转速控制调节电路由检测电路、驱动电路和控制电路组成，通过检测电路将自动复位旋钮中电位器发送的电压信号转换为电流脉冲信号，再由控制电路根据相应电流脉冲信号输出对应的PWM控制信号，驱动电路根据接收的 PWM 控制信号，进而实现控制电机的转速。
4.根据权利要求1所述的一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，其特征是所述的自动复位旋钮由旋钮、电位器和复位装置组成，通过旋钮的顺时针旋转0°-270°，对应调节电位器0-100%电压信号变化，进而实现输出所需电压信号，当旋钮旋转至0°-270°内任何位置时停止操作，复位装置都能将旋钮自动复位至0°初始位置。
5.根据权利要求1所述的一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置，其特征是所述的供电电路将交流电转换为恒定电流的直流电。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111312043A (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-19 | 长春中国光学科学技术馆 | 一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置 |
| CN111638436A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-08 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于有机晶体管光电开关特性测试的频闪光源系统 |
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2018
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| CN111312043B (zh) * | 2018-12-12 | 2024-05-03 | 长春中国光学科学技术馆 | 一种基于频闪效应和视觉暂留的展示装置 |
| CN111638436A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-08 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于有机晶体管光电开关特性测试的频闪光源系统 |
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