嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源及控制方法

摘要

本发明涉及一种嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源及控制方法，信号采集模块实时采集PDLC聚合物分散液晶的输出信号，输出信号送ARM控制模块，ARM控制模块输出控制信号到信号发生模块，信号发生模块输出信号通过信号调制模块调制后到功率放大模块将信号放大，放大后信号到升压模块中升压后驱动LCD触摸屏。实现了驱动聚合物分散液晶材料PDLC对光产生电控现象，且单路可调可控制，PDLC输出信号采集，触摸屏显示。为研究PDLC分散液晶材料的光电特性提供了实验基础，系统集驱动电源、可控可调信号、波形显示、数据采集等功能于一体，体积小，且易于控制，使用灵活方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物分散液晶驱动技术，特别涉及一种嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源及控制系统的实现方法。

背景技术

聚合物分散液晶(PDLC)是由液晶微滴分散于固态聚合物高分子基质之中而形成的新型光学材料，它是依靠在电场作用下调节膜内液晶微粒光轴的取向对光的散射强弱来显示信息的，不需要偏振片和取向层，厚度不受严格限制，具有之制作简单、开关响应速度快、造价低廉等独特的优点而倍受人们重视。在反射直视型、大面积易柔性、可空窗、投影显示等很多方面已得到应用，它适用于制备柔软的大面积显示屏、光电开关、光栅、散射偏振片、可调滤波器、分光膜和电控散射型可调光衰减器等，具有广阔的应用前景。

目前PDLC的电控特性仍在研究阶段。聚合物分散液晶的研究主要采用外加电信号驱动液晶材料的方式，在材料两端加不同频率、不同波形以及不同强度的信号，通过采集液晶材料衍射光的强度和变化，与所加电信号加以比对，来分析研究材料的光电特性。

发明内容

本发明是针对现在对新型光学材料聚合物分散液晶的光电特性处于研究阶段的问题，提出了一种嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源及控制方法，实现了驱动聚合物分散液晶材料PDLC对光产生电控现象，且单路可调可控制，PDLC输出信号采集，触摸屏显示。

本发明的技术方案为：一种嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源，包括信号发生模块、信号调制模块、ARM控制模块、功率放大模块、升压模块、信号采集模块、LCD触摸屏，信号采集模块实时采集PDLC聚合物分散液晶的输出信号，输出信号送ARM控制模块，ARM控制模块输出控制信号到信号发生模块，信号发生模块输出信号通过信号调制模块调制后到功率放大模块将信号放大，放大后信号到升压模块中升压后驱动LCD触摸屏。

一种嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源控制方法，包括嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源，首先信号采集模块对PDLC输出信号采集并存储，信号采集模块将实时采集信号送ARM控制模块；接下来ARM控制模块输出控制信号控制信号产生模块信号收发，信号发生模块由两路频率合成器件DDS波形发生器组成，一路由信号调制模块将调制信号和直流偏置电压信号在加法器实现叠加，叠加的信号再与信号调制模块中另一路源载波信号在乘法器相乘，得到标准振幅调制信号，直流偏置电压大小由频率合成的数字电位器控制，调制信号、源载波信号和直流偏置电压信号可产生不同的正弦波、方波、三角波波形，ARM控制模块控制对波形选择后，控制信号相位和频率的调节，控制信号调制模块数字电位器调节信号幅度，最终出来的调制信号经过功率放大模块放大，输出到升压模块升压后驱动PDLC液晶，实现PDLC液晶驱动电源的实时调节。

所述ARM控制模块单路分配两个GPIO口模拟SPI总线，通过片选信号区分四路控制信号，第一控制信号产生模块信号收发，正弦波、方波、三角波波形的选择；第二控制信号相位和频率的调节；第三控制信号调制模块数字电位器调节信号幅度；第四控制升压模块对驱动电压的提升。

本发明的有益效果在于：本发明嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源及控制方法，为研究PDLC分散液晶材料的光电特性提供了实验基础，系统集驱动电源、可控可调信号、波形显示、数据采集等功能于一体，体积小，且易于控制，使用灵活方便。

附图说明

图1为本发明嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源结构示意框图；

图2为本发明嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源中模块连接图；

图3为本发明嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源中软件主控系统图。

具体实施方式

如图1、2所示嵌入式可编程多波形PDLC驱动电源结构示意框和模块连接图，驱动电源包括7大模块：信号发生模块16、信号调制模块15、ARM控制模块8、功率放大模块4、升压模块10、信号采集模块13、LCD触摸屏12，信号采集模块13实时采集PDLC聚合物分散液晶11的输出信号，输出信号送ARM控制模块8，ARM控制模块8输出控制信号到信号发生模块16，信号发生模块16输出信号通过信号调制模块15调制后到功率放大模块4将信号放大，放大后信号到升压模块10中升压后驱动LCD触摸屏12。

信号产生模块16由信号发生器的硬件设计完成，由两路频率合成器件DDS波形发生器组成，一路由信号调制模块15将调制信号6和直流偏置电压信号5在加法器1实现叠加，叠加的信号再与信号发生模块16中另一路源载波信号7在乘法器2相乘，得到标准振幅调制信号。直流分压大小由频率合成的数字电位器控制，从而调制信号6、源载波信号7和直流偏置电压信号5可产生不同波形，便于驱动液晶做对比试验，ARM控制模块8控制进行波形选择3后，输出经过功率放大4到升压模块10。

ARM控制模块8，单路分配两个GPIO口模拟SPI总线，通过片选信号区分四路信号，由ARM控制模块8控制信号产生模块16信号收发，正弦波、方波、三角波波形的选择；信号相位和频率的调节；控制信号调制模块15数字电位器调节信号幅度；控制升压模块10对驱动电压的提升；控制信号采集模块13对PDLC输出信号采集存储；控制LCD触摸屏12实现和调节。

功率放大模块4和升压模块10仍是硬件设计以功率放大器和变压器为主，后者实现微弱调制信号功率放大。由于驱动液晶材料所需的电信号9、14必须达到驱动液晶所需的阈值电压，因此微弱的调制信号6必须经过升压才能驱动液晶材料，而在升压前，对电信号进行功率放大是必须的。最后信号采集模块13在PDLC聚合物分散液晶11输出端对信号进行LCD触摸屏12显示和实时采集存储。

上层软件设计实现GUI主控系统图3，抽象出四个层面：软件应用层，如波形发生器收发，波形选择，数字电位器幅度调节等；事件驱动层：进程管理，窗口管理，显示系统，信息反馈等；高集成C++QT库，如应用程序接口库；设备驱动层：包括触摸屏驱动，库接口驱动等。最终实现GUI控制波形发生器、数字频率合成电位器的路数选择，多路选通器的通道开关和通道号选择，功率放大输入端和输出端波形的显示和调节，终端信号数据采集存储，AD转换器开关。