摘 要：為了解決日前廣場舞擾民的問題，研制了一款新型自發(fā)電廣場舞裝置，能通過發(fā)射接收裝置傳輸音樂代替原來的廣場露天音樂、傳達(dá)領(lǐng)舞者的語音指令，并且能利用電磁感應(yīng)原理將人體跳舞時(shí)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能，并且儲(chǔ)存起來給自身供電。

關(guān)鍵詞：廣場舞；擾民；自發(fā)電

在這個(gè)多元文化迅速發(fā)展的時(shí)代，人們?cè)絹碓街匾曌陨淼慕】禒顩r。尤其是中老年人，傾心于在公園、小區(qū)內(nèi)組織起來伴隨著激昂的音樂，翩翩起舞[1-2]。而工作了一天的上班族回到家中依然無法獲得一個(gè)清凈的環(huán)境，從而影響了休息?；谝陨显胍魯_民問題，我們研制了一款非擾民自發(fā)電廣場舞裝置，該裝置不僅可以通過發(fā)射接收裝置傳輸音樂代替原來的廣場露天音樂、傳達(dá)領(lǐng)舞者的語音指令，也可以通過自帶的發(fā)電線圈為自身提供電能，無需外接電源充電，達(dá)到了“自給自足”的效果。舞者佩戴自制廣場舞裝置，接收裝置接收發(fā)射裝置傳來的音頻，消除了原來的噪音干擾問題，又不會(huì)妨礙人們追求健康。最后實(shí)現(xiàn)了雙贏，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的同時(shí)解決了噪聲污染問題。且制作成本低，適合廣泛推廣，具有廣闊的市場前景。本裝置采用的無線收發(fā)系統(tǒng)能夠通過轉(zhuǎn)換器將聲音轉(zhuǎn)換為無線電波信號(hào)形式發(fā)射出來，再由運(yùn)動(dòng)耳機(jī)接收，將聲波還原為聲音。如此一來，除了佩戴耳機(jī)的舞者，旁人聽不到任何聲音，因此達(dá)到了不擾民的效果。此外，基于廣場舞電磁感應(yīng)發(fā)電技術(shù)，內(nèi)裝上一個(gè)感應(yīng)線圈發(fā)電裝置，利用電磁感應(yīng)的壓電效應(yīng)將人體跳舞產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并且儲(chǔ)存起來給需要充電的用電設(shè)備充電[3]。實(shí)現(xiàn)了自給自足的供電功能，節(jié)約了能源。

1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

自發(fā)電廣場舞裝置包括兩個(gè)部分，發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射裝置由FM發(fā)射模塊、MP3模塊、整流模塊、供電電池、發(fā)電線圈組成。發(fā)射裝置通過MP3模塊獲取音樂然后通過FM模塊將接收到的音樂發(fā)送給接收模塊，通過強(qiáng)磁的震動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生交流電，然后經(jīng)過整流電路轉(zhuǎn)換為直流電，為電池充電。接收裝置由FM接收模塊、發(fā)電線圈、供電電池組成。發(fā)生裝置發(fā)射到空間的電磁波傳送到收發(fā)端的接收裝置。接收裝置天線接收到射頻信號(hào)后，檢波獲得立體聲兩個(gè)通道的音頻信號(hào)。從立體聲輸出的左聲廣播音頻信號(hào)經(jīng)功放放大輸出；而右聲道的雙音頻控制信號(hào)經(jīng)雙音頻解碼電路解碼，獲得二進(jìn)制代碼送到OTP單片機(jī)端口。

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)

發(fā)射裝置是一發(fā)多收裝置，由控制總臺(tái)發(fā)射器發(fā)出音樂并調(diào)節(jié)到一定的頻率，接收端調(diào)節(jié)到同樣的頻率即可接收到無線電波信號(hào)并轉(zhuǎn)化為音頻信號(hào)通過耳機(jī)接收，如此可以保證聽者聽到的音樂同步。裝置整體結(jié)構(gòu)圖如圖1。

1.2 穩(wěn)壓電路

由發(fā)電線圈產(chǎn)生的電流是不穩(wěn)定的，供電電壓的變化或用電電流的變化，都能引起電源電壓的波動(dòng)[4]。要獲得穩(wěn)定不變的直流電源，還必須再增加穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路原理圖如圖2所示。

1.3 電磁感應(yīng)電路

電磁感應(yīng)是指因?yàn)榇磐孔兓a(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且為電與磁之間的相互轉(zhuǎn)化奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為人類獲取巨大而廉價(jià)的電能開辟了道路，在實(shí)用上有重大意義。電磁感應(yīng)原理發(fā)電的設(shè)備，就是目前比較常見的發(fā)電機(jī)組，即通過外力（比如風(fēng)力，核能，水能，潮汐能等等）推動(dòng)輪機(jī)，然后輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線的電磁感應(yīng)原理而發(fā)電[5]。電磁感應(yīng)原理如圖3。

1.4 調(diào)頻發(fā)射

調(diào)頻信號(hào)發(fā)射機(jī)是一種將音頻、視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為一定頻率的電磁信號(hào)發(fā)射出去的裝置。先將音頻信號(hào)和高頻載波調(diào)制為調(diào)頻波，使高頻載波的頻率隨音頻信號(hào)發(fā)生變化，再對(duì)所產(chǎn)生的高頻信號(hào)進(jìn)行放大，激勵(lì)，功放和一系列的阻抗匹配，使信號(hào)輸出到天線，再發(fā)送出去[6]。調(diào)頻發(fā)射原理圖如圖4。

圖4 調(diào)頻發(fā)射原理圖

1.5 調(diào)頻接收

調(diào)頻接收機(jī)是一種將一定頻率的電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為音頻、視頻信號(hào)并接收的裝置。由天線感應(yīng)出許多調(diào)頻信號(hào)，通過諧振電路選出一定頻率的已調(diào)信號(hào)，再通過接收機(jī)的進(jìn)一步處理將無線電信號(hào)轉(zhuǎn)化為音頻信號(hào)，再經(jīng)放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器將聲音播放出來[7]。調(diào)頻接收原理如圖5。

圖5 調(diào)頻接收

2 使用方法及性能檢測

2.1 使用方法

該裝置具有聲音的無線收發(fā)模塊和自主發(fā)電模塊。領(lǐng)舞者身上佩戴信號(hào)發(fā)射裝置，作為控制總臺(tái)。其他舞者佩戴自制廣場舞耳麥，接收音樂控制總臺(tái)發(fā)來的音樂。配置好無線收發(fā)裝置后，使用者直接佩戴接收裝置與自帶的發(fā)電裝置即可聞聲起舞并在跳舞的同時(shí)存儲(chǔ)電量[8]。發(fā)射裝置如圖6。

圖6 發(fā)射裝置

2.2 性能檢測

有效的設(shè)計(jì)并利用自主發(fā)電裝置與自制廣場舞耳麥的巧妙結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電量自給自足的同時(shí)還能應(yīng)用手機(jī)充電等設(shè)備。具有性能穩(wěn)定，減少噪音，壽命長等重要技術(shù)指標(biāo)。主要實(shí)現(xiàn)了自制廣場舞耳麥與戶外音響感受到同等效果的音頻，以及實(shí)時(shí)通訊。發(fā)電模塊測試圖如圖7。

3 結(jié)束語

本裝置能利用無線收發(fā)模塊控制聲音聲波的轉(zhuǎn)換，令舞者佩戴自制廣場舞裝置，接收裝置接收發(fā)射裝置傳來的音頻[9]，消除了原來的噪音干擾的問題，又不會(huì)阻止人們追求健康生活。并且能夠利用自身內(nèi)置的發(fā)電線圈持續(xù)為本身供電。使減噪與節(jié)能兩個(gè)功能并駕齊驅(qū)，為科技進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。廣場舞現(xiàn)場拍攝照片如圖8。該項(xiàng)目獲得了山東省大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。

圖8 現(xiàn)場拍攝圖

參考文獻(xiàn)

[1]代敏.武漢市主城區(qū)中老年人廣場舞開展現(xiàn)狀調(diào)查與分析研究

[D].武漢：華中師范大學(xué)，2011.

[2]鄭新剛.淄博市廣場舞開展現(xiàn)狀調(diào)查分析[J].無線互聯(lián)科技，2013.

[3]李念強(qiáng).電磁感應(yīng)發(fā)電能力測試系統(tǒng)的研制[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2007.

[4]林欣.一種提高效率的線性穩(wěn)壓電路[D].鄭州：解放軍信息工程大學(xué)，2003.

[5]李存志.線圈并聯(lián)時(shí)通過兩個(gè)線圈磁通量的關(guān)系[J].電子科技， 2012（12）.

[6]金巨成.小型調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的工作原理與系統(tǒng)建設(shè)[J].電聲技術(shù)，2009.

[7]曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[8]宋衛(wèi)平.高壓直流通信電源中高頻開關(guān)整流模塊的研究[D].南京航空航天大學(xué)，2012.

[9]張軼.開關(guān)電源節(jié)能技術(shù)[D].南京理工大學(xué)，2012.

*通訊作者：馬國利。