水幕電影驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

壓電泵輸出特性隨電壓和頻率的變化而變化，常用壓電泵的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以是正弦波、方波和三角波，以方波最宜［８］。壓電振子的位移與所加電壓大小近似成正比關(guān)系，為了增壓電振子的體積變化量，提高壓電泵的背壓能力，需增加驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓，若電壓升高，則系統(tǒng)功耗會(huì)增加，電壓過(guò)高還會(huì)使壓電材料退極化，影響壓電振子的使用壽命［９］。本文采用電壓峰－峰值為２２０Ｖ頻率可調(diào)的正負(fù)方波對(duì)壓電泵進(jìn)行控制，頻率可調(diào)范圍為０～１ｋＨｚ。獲得方波的思路是先得到直流１１０Ｖ，然后再用全橋電路獲得１１０Ｖ正負(fù)方波。第一步的方法有很多，可對(duì)正弦波進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓［１０］；或可對(duì)直流３Ｖ進(jìn)行ＤＣ／ＤＣ升壓轉(zhuǎn)換［８］。１１０Ｖ無(wú)極可調(diào)開(kāi)關(guān)直流電源市場(chǎng)上可直接購(gòu)買，符合縮短產(chǎn)品研發(fā)周期的原則。全橋電路采用耐高壓光耦Ｈ１１Ｄ１來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，在單片機(jī)中設(shè)計(jì)了死區(qū)時(shí)間，防止短路。由于所使用的單片機(jī)ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２功率不夠而不能驅(qū)動(dòng)Ｈ１１Ｄ１，改為用三極管（Ｅ１３００９）驅(qū)動(dòng)，而單片機(jī)控制三極管積極通斷。驅(qū)動(dòng)電路原理圖和實(shí)物圖分別如圖２、３所示。圖３中直流５Ｖ電壓由同一個(gè)直流開(kāi)關(guān)電源提供，并且單片機(jī)的ＧＮＤ與直流５ＶＣＯＭ相連。當(dāng)光耦Ｖ１和光耦Ｖ４導(dǎo)通時(shí)壓電泵加正向１１０Ｖ電壓；當(dāng)光耦Ｖ２和光耦Ｖ３導(dǎo)通是，則加負(fù)向１１０Ｖ電壓。此處要防止Ｖ１和Ｖ３或Ｖ２和Ｖ４同時(shí)導(dǎo)通，否則會(huì)造成電源短路，這在單片機(jī)中加有死區(qū)時(shí)間控制。此電路帶負(fù)載能力強(qiáng)，可以帶多個(gè)壓電泵同時(shí)工作，得到的方波穩(wěn)定且頻率（０～１ｋＨｚ）可調(diào)范圍寬，

本文對(duì)基于壓電泵控制的數(shù)字水幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，搭建了一套可作實(shí)驗(yàn)的水幕系統(tǒng)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出：１）初步形成一套可以用于探究基于壓電泵控制的數(shù)字水幕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。２）探究了壓電泵ＰＳＳ２０形成理想水滴間距的最佳頻率，在本實(shí)驗(yàn)裝置條件下最佳頻率為１６Ｈｚ。３）在本實(shí)驗(yàn)裝置下可以通過(guò)發(fā)脈沖數(shù)精確控制水滴數(shù)。數(shù)字水幕不僅可以給人一種視覺(jué)上的享受，還在很多方面為人們的生活提供了方便，如在公園給公眾提供報(bào)時(shí)，給政府或企業(yè)宣傳標(biāo)語(yǔ)，或在大型酒店的大堂或酒吧使用。所使用的水可循環(huán)利用，既節(jié)約能源又環(huán)保。壓電泵又有很多優(yōu)勢(shì)，故基于壓電泵的數(shù)字水幕具有很大的市場(chǎng)前景和現(xiàn)實(shí)意義