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舞臺燈光一般由換色系統、圖案變換系統和光斑切割系統等組成。換色系統和圖案變換系統技術(shù)已經(jīng)比較成熟;光斑切割系統由于能實(shí)現豐富多彩的圖案變化，越來(lái)越受到關(guān)注。 光斑切割系統一般由系統外部開(kāi)關(guān)電源提供電能信號;系統外部主控板控制圖案變化;能量輸送和信號傳輸媒介分別是電導線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)。光斑切割系統使用電導線(xiàn)連接時(shí)，由于電線(xiàn)纏繞限制系統旋轉角度，以致無(wú)法實(shí)現連續無(wú)限旋轉功能，大大削弱系統的表現能力。同時(shí)，大量連接導線(xiàn)和接頭，可能會(huì )引起漏電、線(xiàn)路發(fā)熱等故障。 基于無(wú)線(xiàn)控制的舞臺燈光斑切割系統原理框圖如圖所示，由電能發(fā)射、電能接收、信號發(fā)射、信號接收和光斑控制5部分組成。 電能發(fā)射端由控制器通過(guò)逆變驅動(dòng)電路將直流電轉換成交流電，并加載到諧振發(fā)射電路。電能接收端通過(guò)諧振接收電路接收電能，經(jīng)過(guò)整流、濾波和穩壓后為造型裝置電機提供能量。同時(shí)，通訊電路及天線(xiàn)實(shí)現數據的雙向通信。 基于無(wú)線(xiàn)控制的舞臺燈光斑切割系統中無(wú)線(xiàn)通信需要穩定的高頻率傳輸信號，這決定了整個(gè)系統的可靠運行。 為驗證基于無(wú)線(xiàn)控制的舞臺燈光斑切割系統的可靠性，針對電能傳輸設計線(xiàn)圈分別在有、無(wú)鐵氧體屏蔽材料的情況下做了對比實(shí)驗，并且把實(shí)驗數據與計算公式和仿真結果進(jìn)行對比驗證。同時(shí)，針對無(wú)線(xiàn)通信的可靠性做了多機運行監測實(shí)驗。 設計可驗證的功率線(xiàn)圈匝數為6圈,分為有鐵氧體磁屏蔽材料和無(wú)鐵氧體磁屏蔽材料2種情況�？紤]到諧振頻率較低、趨膚效應不明顯，線(xiàn)圈阻抗約等于直流電阻。使用萬(wàn)用表測量電阻為0.659 ;使用電橋分別測量無(wú)屏蔽和有屏蔽材料線(xiàn)圈的自感量分別為7.05 uH，13.0 uH。 采用150 kHz，±3V的正弦波信號，通過(guò)功率放大器ATA-4012把電壓幅度調整到±30V。采用夾具裝置保持發(fā)射線(xiàn)圈和接收線(xiàn)圈距離為3 mm，使用示波器分別測量次級線(xiàn)圈短路下的初級線(xiàn)圈電流l和次級線(xiàn)圈開(kāi)路下的輸出電壓Vout，計算互感系數M=Vout Iin。最后使用直流電源供電及功率放大器驅動(dòng)電路驅動(dòng)功率發(fā)射線(xiàn)圈,并且在功率接收線(xiàn)圈輸出端接電阻負載，測量輸入功率和輸出功率，計算出無(wú)線(xiàn)電能傳輸效率。 舞臺燈光光斑切割系統的關(guān)鍵問(wèn)題是能量供給，高效率能量傳輸需要優(yōu)化發(fā)射線(xiàn)圈和接收線(xiàn)圈以及相關(guān)的技術(shù)參數。通過(guò)理論分析、仿真和實(shí)驗，設計鐵氧體屏蔽結構平板螺旋線(xiàn)圈，解決了傳輸效率問(wèn)題,同時(shí)也避免了周?chē)h(huán)境變化對磁路影響。今后隨著(zhù)光斑半徑的增大，要求功率線(xiàn)圈空間更小，需要研究更高功率密度和效率的電能線(xiàn)圈。 |
