一种基于LED数码管的显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于LED数码管的显示装置，涉及LED旋转显示技术和自适应风力驱动技术，该显示装置包括显示臂、显示控制器、转速传感器、信号源、摆动头、舵板、支撑杆、控制箱、底座、旋转装置、风力驱动装置、传动装置、机电转换装置、机电控制器、整流/逆变电路和蓄电池。本发明专利技术提供的基于LED数码管的显示装置采用视觉暂留原理，仅仅使用三根显示臂便能够显示丰富的色彩、数字、文字或图案等信息，克服了传统整屏LED数量巨大、成本高、显示形状固定等缺点，同时，该装置的驱动装置基于风能，不依赖电机和电源，适合应用于公园、娱乐场、景区等户外环境，能够作为广告牌、炫彩显示装置等。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LED数码管的显示装置
本专利技术涉及LED显示控制
，尤其涉及一种基于LED数码管的显示装置。
技术介绍
目前，LED屏已得到广泛应用，常见的LED屏多是由大量LED组成的显示点阵平板，通常采用循环扫描方法，逐行点亮LED；人眼对动态频次分辨率为1/16～1／24ｓ，由于视觉滞后效应，所以屏幕上单行LED会连成一幅静态画面。上述LED屏存在如下缺点：整屏LED数量巨大，成本高，而且极易坏掉，一定面积LED的非正常工作使得整屏显示都受到影响，更换或者维修工作量较大；其次大量驱动电路、散热器件，导致LED屏的应用场所受限。现有技术中，有研究人员针对上述缺陷提出了旋转显示臂的概念，通过控制一行或一列LED快速移动位置和改变点亮状态来实现图形的显示的,只要使不断运动的LED在t1时刻位置为c1,对应状态为s1,t2时刻位置为c2,状态为s2,依此类推,tn时刻,位置为cn,状态为sn,如果LED在各位置循环变换速度足够快,最终同样可以显示出一幅稳定的图像，然而上述概念只是停留在实验室，没有相应的消费级产品以及控制方法。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供的基于LED数码管的显示装置采用视觉暂留原理，仅仅使用三根显示臂便能够显示丰富的色彩、数字、文字或图案等信息，克服了传统整屏LED数量巨大、成本高、显示形状固定等缺点，同时，该装置的驱动装置基于风能，不依赖电机和电源，适合应用于公园、娱乐场、景区等户外环境，能够作为广告牌、炫彩显示装置等。本法采用如下技术方案：一种基于LED数码管的显示装置，其特征在于，包括显示臂、显示控制器、转速传感器、信号源、摆动头、舵板、支撑杆、控制箱、底座、旋转装置、风力驱动装置、传动装置、机电转换装置、机电控制器、整流/逆变电路和蓄电池，其中：所述显示臂的数量为三个，显示臂包括条形壳体、均布在条形壳体正面的多个LED、设置在条形壳体的末端且用于连接显示控制器的连接件、设置在条形壳体两侧且用于固定显示臂与旋转装置的固定件、设置在LED上方的透明灯罩以及用于传输信号的连接软线；所述显示控制器用于控制显示臂工作，显示控制器包括圆形连接座、安装在圆形连接座上的电路壳体、设置在电路壳体内部的圆形电路板，所述电路壳体的侧壁上设置有多个与连接软线匹配工作的通讯接口，其中，所述圆形电路板基于显示臂数目、LED数目以及当前转速产生LED的控制信号，以控制基于LED数码管的显示装置展示不同的色彩、数字、文字或图案；所述转速传感器与信号源配合工作用于检测显示臂的旋转速度；所述转速传感器包括霍尔传感器、红外管传感器或电容式传感器，其中，所述转速传感器安装在显示臂或旋转装置上，所述转速传感器的待检测信号源固定在非旋转的物体上，通过计算转速传感器的信号脉冲周期获取当前转速；所述摆动头为空心壳体；所述舵板设置在所述空心壳体上，舵板根据风向调整摆动头的位置，使摆动头顺风布置，摆动头可旋转的安装在支撑杆上；所述控制箱安装在支撑杆的底部；所述底座安装在控制箱的底部；所述旋转装置安装在摆动头的一侧、用于带动显示臂和显示控制器旋转，所述风力驱动装置安装在摆动头的另一侧、用于获取风能；所述传动装置安装在摆动头和支撑杆内部，传动装置一方面用于将风力驱动装置获取的动能传递给旋转装置，传动装置另一方面用于将风力驱动装置获取的动能传递给机电转换装置；所述机电转换装置一方面将机械能转换成电能，机电转换装置另一方面也能将电能转换成机械能；所述机电控制器控制机电转换装置和整流/逆变电路，以实现显示臂所需要的转速范围；所述蓄电池用于储存或释放电能。进一步优选的，所述显示臂的连接件为U型接口，所述U型接口的底部设置有安装螺丝，所述U型接口的两竖臂上垂直设置有可拆卸的定位件，所述定位件为螺丝、螺栓、铆钉或定位轴中的一种；所述显示臂的固定件为绑带或伸缩夹，所述伸缩夹包括夹壳、设置在夹壳两侧的固定螺丝、设置在夹壳背面的后盖、设置在夹壳内部的伸缩杆、夹壳外侧的夹头以及设置在夹头上的弹性摩擦体，其中：所述后盖通过侧面的螺纹与夹壳可拆卸连接，所述夹壳设置有容纳伸缩杆的伸缩腔，所述伸缩杆靠近后盖的一端固定有限位块，所述伸缩杆的另一端连接所述夹头，所述伸缩杆上套设有压簧，所述压簧的两端分别由限位块和伸缩腔的缩口限位。进一步优选的，所述显示控制器的圆形连接座包括圆盘、设置在圆盘上多组弧形腰槽，所述弧形腰槽的数量为3个，所述弧形腰槽对称布置且与圆盘同心；所述显示控制器的圆形连接座、电路壳体和圆形电路板的中心分别设置有同心安装孔，所述多个安装孔通过安装件固定，所述安装件为螺丝、螺栓、铆钉或定位轴中的一种。进一步优选的，所述旋转装置包括3个旋转杆、安装旋转杆的圆盘和固定圆盘用的旋转轴，所述旋转轴由摆动头的一侧插入摆动头的内部；所述风力驱动装置包括多个旋转风叶、安装旋转风叶的圆头和固定圆头用的驱动轴，所述驱动轴由摆动头的另一侧插入摆动头的内部，所述传动装置包括大齿轮、小齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮和传动杆，所述大齿轮套设在驱动轴上，所述小齿轮套设在旋转轴上，所述第一锥齿轮套设在旋转轴上，所述第二锥齿轮套设在所述传动杆的顶部，所述传动杆通过多个滚动轴承安装在支撑杆内部，所述传动杆的底部机械连接有机电转换装置。进一步优选的，所述机电转换装置包括一个永磁铁转子和多组围绕永磁铁转子布置的线圈，所述永磁铁转子设置在传动杆的底部，所述线圈的数量为3至12中任意自然数，每组线圈的接入和断开均由机电控制器控制，所述整流/逆变电路包括整流电路和逆变电路，整流/逆变电路的工作由机电控制器控制，所述蓄电池连接所述整流/逆变电路。进一步优选的，所述机电控制器的具体工作流程如下：1）开始；2）初始化；3）机电控制器通过转速传感器获取显示臂的当前转速w’；4）基于当前转速w’和最低转速w*，判断当前风力情况：当w’＜w*时，机电控制器判断为微风情况，机电控制器控制整流/逆变电路中的逆变电路启动，机电控制器控制相隔120°的三个线圈接入，通过控制逆变电路将蓄电池的直流电转换为交流电供线圈带动永磁铁转子运动，驱动显示臂以最低转速w*运动；当w*＜w’≤2w*时，机电控制器判断为中风情况，机电控制器控制所有线圈断开，由风力驱动装置直接驱动旋转装置；当2w*＜w’时，机电控制器判断为大风情况，机电控制器控制整流/逆变电路中的整流电路启动，机电控制器控制线圈分阶段接入，通过控制整流电路将交流电供线圈中的电流整流后存储在蓄电池中，通过控制接入线圈的数量实现发电阻力的调整，以实现显示臂稳定运转。5）判断是否关闭；6）当系统确认未关闭时，执行步骤3）；7）当系统确认关闭时；8）程序结束。进一步优选的，所述最低转速w*=（2π）/(0.2*3)，其中，0.2为200ms，3为显示臂的数目。进一步优选的，所述圆形电路板上设置有处理器、以及与所述处理器相连的无线传输电路、接口通讯电路、传感器电路、存储电路和整流/逆变电路，其中：所述处理器为FPGA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LED数码管的显示装置，其特征在于，包括显示臂（1）、显示控制器（2）、转速传感器（3）、信号源（4）、摆动头（5）、舵板（6）、支撑杆（7）、控制箱（8）、底座（9）、旋转装置（10）、风力驱动装置（11）、传动装置（12）、机电转换装置（13）、机电控制器（14）、整流/逆变电路（15）和蓄电池（16），其中：/n所述显示臂（1）的数量为三个，显示臂（1）包括条形壳体（101）、均布在条形壳体（1）正面的多个LED（102）、设置在条形壳体（101）的末端且用于连接显示控制器（2）的连接件（103）、设置在条形壳体（101）两侧且用于固定显示臂（1）与旋转件的固定件（104）、设置在LED（102）上方的透明灯罩（105）以及用于传输信号的连接软线（106）；/n所述显示控制器（2）用于控制显示臂（1）工作，显示控制器（2）包括圆形连接座（201）、安装在圆形连接座（201）上的电路壳体（202）、设置在电路壳体（202）内部的圆形电路板（203），所述电路壳体（202）的侧壁上设置有多个与连接软线（106）匹配工作的通讯接口（204），其中，所述圆形电路板（203）基于显示臂（1）数目、LED（102）数目以及当前转速产生LED（102）的控制信号，以控制基于LED数码管的显示装置展示不同的色彩、数字、文字或图案；/n所述转速传感器（3）与信号源（4）配合工作用于检测显示臂（1）的旋转速度；所述转速传感器（3）包括霍尔传感器、红外管传感器或电容式传感器，其中，所述转速传感器（3）安装在显示臂（1）或旋转装置（10）上，所述转速传感器（3）的待检测信号源（4）固定在非旋转的物体上，通过计算转速传感器（3）的信号脉冲周期获取当前转速；/n所述摆动头（5）为空心壳体；所述舵板（6）设置在所述空心壳体上，舵板（6）根据风向调整摆动头（5）的位置，使摆动头（5）顺风布置，摆动头（5）可旋转的安装在支撑杆（7）上；所述控制箱（8）安装在支撑杆（7）的底部；所述底座（9）安装在控制箱（8）的底部；所述旋转装置（10）安装在摆动头（5）的一侧、用于带动显示臂（1）和显示控制器（2）旋转，所述风力驱动装置（11）安装在摆动头（5）的另一侧、用于获取风能；/n所述传动装置（12）安装在摆动头（5）和支撑杆（7）内部，传动装置（12）一方面用于将风力驱动装置（11）获取的动能传递给旋转装置（10），传动装置（12）另一方面用于将风力驱动装置（11）获取的动能传递给机电转换装置（13）；/n所述机电转换装置（13）一方面将机械能转换成电能，机电转换装置（13）另一方面也能将电能转换成机械能；所述机电控制器（14）控制机电转换装置（13）和整流/逆变电路（15），以实现显示臂（1）所需要的转速范围；所述蓄电池（16）用于储存或释放电能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于LED数码管的显示装置，其特征在于，包括显示臂（1）、显示控制器（2）、转速传感器（3）、信号源（4）、摆动头（5）、舵板（6）、支撑杆（7）、控制箱（8）、底座（9）、旋转装置（10）、风力驱动装置（11）、传动装置（12）、机电转换装置（13）、机电控制器（14）、整流/逆变电路（15）和蓄电池（16），其中：
所述显示臂（1）的数量为三个，显示臂（1）包括条形壳体（101）、均布在条形壳体（1）正面的多个LED（102）、设置在条形壳体（101）的末端且用于连接显示控制器（2）的连接件（103）、设置在条形壳体（101）两侧且用于固定显示臂（1）与旋转件的固定件（104）、设置在LED（102）上方的透明灯罩（105）以及用于传输信号的连接软线（106）；
所述显示控制器（2）用于控制显示臂（1）工作，显示控制器（2）包括圆形连接座（201）、安装在圆形连接座（201）上的电路壳体（202）、设置在电路壳体（202）内部的圆形电路板（203），所述电路壳体（202）的侧壁上设置有多个与连接软线（106）匹配工作的通讯接口（204），其中，所述圆形电路板（203）基于显示臂（1）数目、LED（102）数目以及当前转速产生LED（102）的控制信号，以控制基于LED数码管的显示装置展示不同的色彩、数字、文字或图案；
所述转速传感器（3）与信号源（4）配合工作用于检测显示臂（1）的旋转速度；所述转速传感器（3）包括霍尔传感器、红外管传感器或电容式传感器，其中，所述转速传感器（3）安装在显示臂（1）或旋转装置（10）上，所述转速传感器（3）的待检测信号源（4）固定在非旋转的物体上，通过计算转速传感器（3）的信号脉冲周期获取当前转速；
所述摆动头（5）为空心壳体；所述舵板（6）设置在所述空心壳体上，舵板（6）根据风向调整摆动头（5）的位置，使摆动头（5）顺风布置，摆动头（5）可旋转的安装在支撑杆（7）上；所述控制箱（8）安装在支撑杆（7）的底部；所述底座（9）安装在控制箱（8）的底部；所述旋转装置（10）安装在摆动头（5）的一侧、用于带动显示臂（1）和显示控制器（2）旋转，所述风力驱动装置（11）安装在摆动头（5）的另一侧、用于获取风能；
所述传动装置（12）安装在摆动头（5）和支撑杆（7）内部，传动装置（12）一方面用于将风力驱动装置（11）获取的动能传递给旋转装置（10），传动装置（12）另一方面用于将风力驱动装置（11）获取的动能传递给机电转换装置（13）；
所述机电转换装置（13）一方面将机械能转换成电能，机电转换装置（13）另一方面也能将电能转换成机械能；所述机电控制器（14）控制机电转换装置（13）和整流/逆变电路（15），以实现显示臂（1）所需要的转速范围；所述蓄电池（16）用于储存或释放电能。


2.根据权利要求1所述的基于LED数码管的显示装置，所述显示臂（1）的连接件（103）为U型接口（1031），所述U型接口（1031）的底部设置有安装螺丝（1032），所述U型接口（1031）的两竖臂上垂直设置有可拆卸的定位件（1033），所述定位件（1033）为螺丝、螺栓、铆钉或定位轴中的一种；所述显示臂（1）的固定件（104）为绑带或伸缩夹，所述伸缩夹包括夹壳（1041）、设置在夹壳（1041）两侧的固定螺丝（1042）、设置在夹壳（1041）背面的后盖（1043）、设置在夹壳（1041）内部的伸缩杆（1044）、夹壳（1041）外侧的夹头（1045）以及设置在夹头（1045）上的弹性摩擦体（1048），其中：所述后盖（1043）通过侧面的螺纹与夹壳（1041）可拆卸连接，所述夹壳（1041）设置有容纳伸缩杆（1044）的伸缩腔，所述伸缩杆（1044）靠近后盖（1043）的一端固定有限位块，所述伸缩杆的另一端连接所述夹头（1045），所述伸缩杆（1044）上套设有压簧（1046），所述压簧（1046）的两端分别由限位块（1047）和伸缩腔的缩口限位。


3.根据权利要求1所述的基于LED数码管的显示装置，所述显示控制器（2）的圆形连接座（201）包括圆盘（2011）、设置在圆盘（2011）上多组弧形腰槽（2012），所述弧形腰槽（2012）的数量为3个，所述弧形腰槽（2012）对称布置且与圆盘（2011）同心；所述显示控制器（2）的圆形连接座（201）、电路壳体（202）和圆形电路板（203）的中心分别设置有同心安装孔，所述多个安装孔通过安装件（205）固定，所述安装件（205）为螺丝、螺栓、铆钉或定位轴中的一种。


4.根据权利要求1所述的基于LED数码管的显示装置，所述旋转装置（10）包括3个旋转杆、安装旋转杆的圆盘和固定圆盘用的旋转轴，所述旋转轴由摆动头（5）的一侧插入摆动头（5）的内部；所述风力驱动装置（11）包括多个旋转风叶、安装旋转风叶的圆头和固定圆头用的驱动轴，所述驱动轴由摆动头（5）的另一侧插入摆动头（5）的内部，所述传动装置（12）包括大齿轮（1201）、小齿轮（1202）、第一锥齿轮（1203）、第二锥齿轮（1204）和传动杆（1205），所述大齿轮（1201）套设在驱动轴上，所述小齿轮（1202）套设在旋转轴上，所述第一锥齿轮（1203）套设在旋转轴上，所述第二锥齿轮（1204）套设在所述传动杆（1205）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青华，
申请(专利权)人：江西联率电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36