舞臺燈光一般(ban)由換(huan)色系(xi)(xi)統(tong)(tong)、圖案變換(huan)系(xi)(xi)統(tong)(tong)和(he)光斑切割系(xi)(xi)統(tong)(tong)等組成。換(huan)色系(xi)(xi)統(tong)(tong)和(he)圖案變換(huan)系(xi)(xi)統(tong)(tong)技術(shu)已經比較成熟;光斑切(qie)割系統(tong)由于能實現豐(feng)富多彩的圖案變化(hua)，越來(lai)越受(shou)到關注。

光(guang)斑切割系統(tong)一般由系統(tong)外部開關電源提(ti)供電能信號(hao);系(xi)統(tong)(tong)外(wai)部主控板控制圖(tu)案變化;能(neng)量(liang)輸(shu)送和信號傳輸(shu)媒(mei)介(jie)分別是(shi)電(dian)導(dao)線(xian)和無(wu)線(xian)。光(guang)斑切(qie)割系(xi)統(tong)(tong)使(shi)用電(dian)導(dao)線(xian)連(lian)接時，由于電(dian)線(xian)纏繞限制系(xi)統(tong)(tong)旋轉(zhuan)(zhuan)角度，以致無(wu)法實現連(lian)續無(wu)限旋轉(zhuan)(zhuan)功能(neng)，大大削弱系(xi)統(tong)(tong)的表(biao)現能(neng)力。同時，大量(liang)連(lian)接導(dao)線(xian)和接頭，可(ke)能(neng)會引起漏電(dian)、線(xian)路發熱等故障。

基于無線控制的舞臺燈光斑切割系統原理框圖如圖所示，由電能發射、高壓功率放大器、電能接收、信號發射、信號接收和光斑控制5部分(fen)組成。

電(dian)能發(fa)射端(duan)(duan)由控制(zhi)器通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)逆(ni)變驅動電(dian)路(lu)將直(zhi)流電(dian)轉換成交流電(dian)，并(bing)加載到諧振(zhen)發(fa)射電(dian)路(lu)。電(dian)能接(jie)收端(duan)(duan)通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)諧振(zhen)接(jie)收電(dian)路(lu)接(jie)收電(dian)能，經過(guo)(guo)(guo)整(zheng)流、濾波和穩壓后為造型裝置電(dian)機提供能量。同(tong)時，通(tong)(tong)訊電(dian)路(lu)及天線實現(xian)數據(ju)的雙向通(tong)(tong)信。

基于無線控制的(de)舞臺燈光斑切割系統(tong)中無線通(tong)信(xin)需要穩定的(de)高頻率傳輸信(xin)號，這決定了(le)整個(ge)系統(tong)的(de)可(ke)靠運行。

為(wei)驗(yan)證(zheng)基于無線控(kong)制的(de)(de)(de)舞臺燈光斑切割系統的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)，針(zhen)對電(dian)能(neng)傳輸設計線圈(quan)分別在有(you)、無鐵氧體屏蔽材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)情況下做了對比(bi)(bi)實驗(yan)，并且把實驗(yan)數據(ju)與計算公(gong)式和(he)仿真結果進行對比(bi)(bi)驗(yan)證(zheng)。同(tong)時，針(zhen)對無線通信的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)做了多機運行監測實驗(yan)。

設(she)計可(ke)驗證(zheng)的功(gong)率線圈(quan)匝數為6圈(quan)(quan)(quan),分為(wei)(wei)有(you)鐵氧體磁屏(ping)蔽(bi)材料和(he)無鐵氧體磁屏(ping)蔽(bi)材料2種(zhong)情況。考慮到(dao)諧振頻(pin)率(lv)較低(di)、趨膚效應不明(ming)顯(xian)，線圈(quan)(quan)(quan)阻抗約(yue)等于直流電阻。使(shi)用(yong)萬用(yong)表測(ce)量(liang)電阻為(wei)(wei)0.659 ;使(shi)用(yong)電橋分別(bie)(bie)測(ce)量(liang)無屏(ping)蔽(bi)和(he)有(you)屏(ping)蔽(bi)材料線圈(quan)(quan)(quan)的(de)自感(gan)量(liang)分別(bie)(bie)為(wei)(wei)7.05 uH，13.0 uH。

采用150 kHz，±3V的正(zheng)弦波信(xin)號，通過功率放(fang)大器ATA-4012把電(dian)壓幅度(du)調(diao)整(zheng)到(dao)±30V。采用(yong)夾具(ju)裝(zhuang)置保持發(fa)射線(xian)(xian)圈(quan)(quan)和(he)接收線(xian)(xian)圈(quan)(quan)距離為3 mm，使用(yong)示波器分別測量次級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)短路下(xia)的初級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)電(dian)流l和(he)次級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)開路下(xia)的輸出電(dian)壓Vout，計算互感系數M=Vout Iin。最后使用(yong)直流電源(yuan)供電及功率(lv)放大器驅(qu)動電路驅(qu)動功率發(fa)射線圈(quan),并且(qie)在功率(lv)接收線圈輸(shu)出(chu)端接電阻(zu)負載(zai)，測(ce)量(liang)輸(shu)入功率(lv)和輸(shu)出(chu)功率(lv)，計算(suan)出(chu)無線電能傳輸(shu)效率(lv)。

舞臺燈(deng)光(guang)光(guang)斑切(qie)割(ge)系統的(de)關鍵(jian)問題(ti)是能量供給(gei)，高效率能量傳輸需要優化發(fa)射線圈(quan)和(he)接收線圈(quan)以及(ji)相(xiang)關的(de)技術參(can)數。通過理論(lun)分(fen)析、仿(fang)真(zhen)和(he)實驗，設計鐵氧體屏(ping)蔽(bi)結構平板螺旋線圈(quan)，解(jie)決了(le)傳輸效率問題(ti),同時也(ye)避免了周圍環境變化對磁路(lu)影響。今后隨著光斑半徑(jing)的(de)增(zeng)大，要求功率線圈空間更小，需(xu)要研究(jiu)更高功率密度(du)和(he)效(xiao)率的(de)電能(neng)線圈。

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