2015年清华第二届创客日-西安理工大学-数字水幕
团队介绍
- 李宁远；
- 甄智龙；
- 王桥；
- 安冰洋；
- 张阳维。
我们的工作照片
项目介绍
数字水幕是指利用数字电路控制电磁水阀的开关，使水珠在下落中形成文字和图案的一种显示装置。
项目灵感
项目灵感来源于生活观察，一场小雨，我们看见屋檐上落下的雨水，脑中闪现出一个想法，如果雨水有规律的下落，是不是可以显示文字和图案。从这样一个简单的想法开始，我们逐渐地去构思、寻找、发现，终于我们成功制作出我们的数字水幕。
设计内容
基于项目灵感，我们开始构思，如何实现用水来显示文字和图案，我们需要设计驱动电路、程序、选择电磁水阀等，文字的精细，需要电磁水阀横向间距小，才可以形成较好的水平像素，水阀开关频率高，可以形成较好的垂直像素。
综合以上因素和试验验证，我们选取STM32中的一款单片机作为主控，选取STM32的原因是考虑到了以下几个问题：1、大量的电磁水阀需要大量的I/O口，2、电磁水阀较高的开关频率和驱动电路有一定的滞后性，需要用STM32在控制上把握好电磁水阀开关的时间点，没有使用PLC的原因是它不能够显示精细复杂的文字和图案。驱动电路由我们自行设计，需包括驱动、保护和消除谐波三个组合电路，在经过制PCB制板，焊接电子元器件。软件程序里控制电磁水阀开关不是恒定值，因为水珠在下落过程中是自由落体，加速运动的，开关时间逐渐增大，这个时间需要理论计算、试验校正，文字和图案的代码也不是普通文字和图案的代码，文字和图案整体上是在纵向上压缩过的，最后经过试验校正，显示较佳的效果。开关电源和空气开关需要考虑到整体电磁水阀开关频率和大电流的影响。
在经过反复试验，查相关文献，完善试验，终于，我们设计出数字水幕的驱动电路，软件程序，图形代码等，实现了文字和图案的显示，并且控制模块可以稳定、安全的运行。期间，我们申请并受理了两项国家发明专利。
项目应用
1，基于数字水幕的显示作用，它可以作为一种新型的媒体介质，置于广场、商场、企业等显示广告，logo，标语，山水、花朵等图案等，特别吸引眼球；
2、数字水幕可以租赁给婚庆公司等用于婚礼，商场开业等场合，显示百年好合、love、心形、开业大吉等，基于它的新颖，用户会更有意境；
3、将数字水幕融于建筑中，形成新的建筑形式，可以提升楼盘的销售；
4、数字水幕可以用于舞台表演、科技展示、水景娱乐等等，我们相信数字水幕的应用不止这些。
项目成果
1、申请并受理了两项国家发明专利；
2、我们为某公司做了一个两米长的数字水幕，已经稳定运行了两个月，视频链接如下（友情提示：将视频清晰度调整到超清后观看），现在我们又接到另一个数字水幕工程；
3、全国和省级比赛中，全国挑战杯荣获三等奖，省挑战杯荣获特等奖，全国水利创新设计大赛荣获一等奖，并且获得新华网的专题报道。
