音樂噴泉地各類控制系統(tǒng).doc

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1、音樂噴泉的各類控制系統(tǒng)1引言噴泉在城市和社區(qū)環(huán)境建設(shè)中起著及其重要的作用。噴泉工程和高新技術(shù)的結(jié)合也使得噴泉的形式更加多樣化，實(shí)現(xiàn)效果更加多彩迷人。其中，音樂噴泉系統(tǒng)以聲、光、水、色、形俱美，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的藝術(shù)效果，已經(jīng)成為城市景觀建設(shè)和表演劇場(chǎng)的重要組成部分，婀娜多姿、賞心悅目，可激起人們的沉思、詠嘆、驚喜、雀躍的情緒，并從中獲得水美的藝術(shù)享受。目前，很多廣場(chǎng)或公園，以及戶外演出中也采用音樂噴泉景觀設(shè)計(jì)，各類花樣的噴泉、彩色的燈光和優(yōu)美的音樂形成一幅怡人的夜景，從而吸引著人們的目光，尤其在炎熱的夏季，令人流連忘返。園林中的噴泉，一般是為了滿足造景的需要

2、而進(jìn)行人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。此類噴泉可以濕潤周圍空氣、減少塵埃、降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠與空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子。因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康。目前，城市化的發(fā)展及景觀建設(shè)的需要，使得音樂噴泉系統(tǒng)日漸被推廣應(yīng)用。2音樂噴泉系統(tǒng)的原理和組成噴泉是一種將水或其他液體在一定壓力下通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體。提供水壓的一般為水泵。總體來說，噴泉景觀可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成，如壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等；二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景，這

3、類水景近年來在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展迅速、種類繁多，有音樂噴泉、程控噴泉、擺動(dòng)噴泉、跑動(dòng)噴泉、光亮噴泉、游樂噴泉、超高噴泉、舞臺(tái)水簾幕、激光水幕電影等。2.1普通的音樂噴泉普通的音樂噴泉系統(tǒng)主要由音頻控制系統(tǒng)、水路控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。音頻控制系統(tǒng)包括播放器、放大器、功率放大器、揚(yáng)聲器、音柱等；水路控制系統(tǒng)主要由噴泉控制器、變頻器、水泵、多功能調(diào)節(jié)閥、噴頭和供水管網(wǎng)組成；燈光控制系統(tǒng)包括各種燈具、燈具控制軟件系統(tǒng)、燈光控制回路系統(tǒng)等；電氣控制系統(tǒng)包括弱電控制回路、強(qiáng)電系統(tǒng)、水泵、噴嘴等硬件。控制回路包括觸發(fā)開關(guān)、集成控制芯片、音樂輸

4、出回路、水泵驅(qū)動(dòng)回路和燈光顯示回路。觸發(fā)開頭連接在集成控制芯片的觸發(fā)輸入端，音樂輸出回路、水泵驅(qū)動(dòng)回路和燈光顯示回路分別連接在集成控制芯片的各對(duì)應(yīng)輸出端。通過觸發(fā)開關(guān)觸發(fā)集成控制芯片工作，使集成控制芯片輸出音頻信號(hào)至音樂輸出回路播放音樂，同時(shí)，分別輸出一個(gè)穩(wěn)定脈沖和一個(gè)根據(jù)音樂旋律和節(jié)奏而同步變化的脈沖至電機(jī)放大電路，得到疊加的變化電流，通過此電流來控制水泵電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)水泵隨著音樂的變化而改變抽水高度。將音樂的節(jié)奏和強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)，此信號(hào)再控制一個(gè)電壓控制器件，電源經(jīng)過該電壓控制器件后，輸出電壓也隨音樂的變化而改變，進(jìn)而控制水泵電機(jī)。改變頻率就改

5、變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就改變了水泵的壓力。音樂的不同頻率經(jīng)集成控制芯片處理送到變頻電機(jī)的控制端，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速隨著音樂的音調(diào)、節(jié)奏和強(qiáng)弱有所變化，水泵的壓力隨之變化，噴岀的水柱就有了高低變化，在同一時(shí)間由幾套設(shè)備對(duì)多組噴嘴實(shí)施控制。音樂噴泉控制系統(tǒng)如圖1所示。音樂噴泉控制系統(tǒng)是集聲、光、電于一體的復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷推廣，水泵專用變頻器已被廣泛用于水泵控制，音樂噴泉系統(tǒng)中需要采用大量的水泵來控制噴泉循環(huán)水，根據(jù)水泵工作特性知道泵的流量與泵轉(zhuǎn)速成比例關(guān)系，通過調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速可直接控制水泵的流量。音樂噴泉系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)噴泉水量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，因此，變

6、頻調(diào)速技術(shù)更適合在音樂噴泉系統(tǒng)中使用。此外，根據(jù)水泵特性知道，采用變頻調(diào)速技術(shù)具有一定的節(jié)能效果，這也是變頻器在音樂噴泉控制系統(tǒng)中得以推廣應(yīng)用的原因。隨著音樂噴泉應(yīng)用不斷推廣，各種噴泉專用控制器也不斷完善。噴泉控制器或跑泉控制器具有多功能開關(guān)量輸出、標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出及置通信接口電路，可通過RS-485或總線方式與上位機(jī)進(jìn)行通信，其輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)可作為變頻器調(diào)速給定信號(hào)，結(jié)合音樂噴泉專用變頻器的特有功能可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。2.2泄水型音樂噴泉當(dāng)音樂信號(hào)比較低時(shí)，在潛水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，電路輸出控制信號(hào)通過固態(tài)繼電器打開泄水閥，減小管道壓力，從而降

7、低噴水高度；而音樂信號(hào)比較強(qiáng)時(shí)，泄水閥被關(guān)閉，管道保持正常的壓力，水噴得比較高。這樣，電磁閥在音樂信號(hào)控制下時(shí)開時(shí)閉、管道壓力不停變化，水花上下跳躍，形成泄水型音樂噴泉。2.3給水型音樂噴泉當(dāng)音樂信號(hào)達(dá)到一定幅度時(shí)，電路輸出控制信號(hào)通過固態(tài)繼電器啟動(dòng)潛水泵噴水，信號(hào)低于一定幅度電路無輸出，潛水泵斷電停止噴水，這樣，潛水泵在音樂信號(hào)的控制下時(shí)噴時(shí)斷、水花上下跳躍，形成給水型音樂噴泉。3音樂噴泉系統(tǒng)的控制控制系統(tǒng)的原理是通過集成控制芯片中的匯編程序?qū)?jīng)A/D轉(zhuǎn)換的音頻信號(hào)進(jìn)行采樣和處理，分級(jí)控制單相電動(dòng)機(jī)，最終達(dá)到控制噴頭流量的方法。采用程序控制或人工按鍵

8、控制電磁閥來控制花型。音頻信號(hào)還用于控制燈光色彩和光線明暗的變化，從而使燈光效果和噴泉水姿隨音