水幕电影的驱动电路设计

水幕电影驱动电路设计

压电泵输出特性随电压和频率的变化而变化，常用压电泵的驱动信号可以是正弦波、方波和三角波，以方波最宜［８］。压电振子的位移与所加电压大小近似成正比关系，为了增压电振子的体积变化量，提高压电泵的背压能力，需增加驱动电路的输出电压，若电压升高，则系统功耗会增加，电压过高还会使压电材料退极化，影响压电振子的使用寿命［９］。本文采用电压峰－峰值为２２０Ｖ频率可调的正负方波对压电泵进行控制，频率可调范围为０～１ｋＨｚ。获得方波的思路是先得到直流１１０Ｖ，然后再用全桥电路获得１１０Ｖ正负方波。第一步的方法有很多，可对正弦波进行整流、滤波、稳压［１０］；或可对直流３Ｖ进行ＤＣ／ＤＣ升压转换［８］。１１０Ｖ无极可调开关直流电源市场上可直接购买，符合缩短产品研发周期的原则。全桥电路采用耐高压光耦Ｈ１１Ｄ１来实现，简单易实现，在单片机中设计了死区时间，防止短路。由于所使用的单片机ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２功率不够而不能驱动Ｈ１１Ｄ１，改为用三极管（Ｅ１３００９）驱动，而单片机控制三极管积极通断。驱动电路原理图和实物图分别如图２、３所示。图３中直流５Ｖ电压由同一个直流开关电源提供，并且单片机的ＧＮＤ与直流５ＶＣＯＭ相连。当光耦Ｖ１和光耦Ｖ４导通时压电泵加正向１１０Ｖ电压；当光耦Ｖ２和光耦Ｖ３导通是，则加负向１１０Ｖ电压。此处要防止Ｖ１和Ｖ３或Ｖ２和Ｖ４同时导通，否则会造成电源短路，这在单片机中加有死区时间控制。此电路带负载能力强，可以带多个压电泵同时工作，得到的方波稳定且频率（０～１ｋＨｚ）可调范围宽，

本文对基于压电泵控制的数字水幕系统设计进行了探讨，搭建了一套可作实验的水幕系统，并进行实验得出：１）初步形成一套可以用于探究基于压电泵控制的数字水幕实验平台。２）探究了压电泵ＰＳＳ２０形成理想水滴间距的最佳频率，在本实验装置条件下最佳频率为１６Ｈｚ。３）在本实验装置下可以通过发脉冲数精确控制水滴数。数字水幕不仅可以给人一种视觉上的享受，还在很多方面为人们的生活提供了方便，如在公园给公众提供报时，给政府或企业宣传标语，或在大型酒店的大堂或酒吧使用。所使用的水可循环利用，既节约能源又环保。压电泵又有很多优势，故基于压电泵的数字水幕具有很大的市场前景和现实意义