音樂噴泉流量控制裝置的製作方法
2023-10-27 19:55:17 1
專利名稱：音樂噴泉流量控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種音樂噴泉流量控制裝置。
背景技術：
音樂噴泉為了實現噴出的水流量跟隨播放的音樂適時的做相應動態變化，一般通過兩種常見方法進行一種是通過電子控制機構直接改變水泵的轉速；另一種是通過控制電路驅動可控矽來控制電磁閥的啟閉，從而改變水流量。對於第一種控制結構來講，由於電動機自身的慣性，其控水流量的變化明顯滯後於音樂動態的變化，如果要改變這種缺陷，就需要採用編程控制或預製不同步音樂軟體的方法，這種做法既繁複，又增加製作成本，而且只能使用預先指定的音樂軟體，帶有很大的局限性。對於第二種控制結構來講，由於使用並聯流量控制電路，水流量變化是以等量疊加的方法來實現，就是說，如果需要七級的水流量變化，控制電路必須有七條控水支路，十五級就需要十五條支路；如中國專利ZL87207432.3中公開的一種音樂噴泉流量自動控制裝置，它由音頻信號峰值電平拾取電路、電磁閥可控矽控制電路及並聯流量控制電路組成，電路藕合採用光藕合管，並聯供流管道由電磁閥控制，電磁閥開閉受控於可控矽電路。光藕合管的發射端接入音頻信號峰值電平拾取電路的放大器負載處，光藕合管的接收端串接於可控矽電路中觸發振蕩器的充電迴路。並聯流量控制電路的並聯支路為三至七條。並聯流量控制電路供流支路上串接電磁閥，電磁閥線圈串接於可控矽控制電路，音頻信號峰值電平拾取電路並列單級放大器為三至七個。該種控制結構體積龐大，零部件多，成本造價高。
此外，可控矽、電磁閥的供電直接取自220V交流電源，為了確保使用安全，必須與信號控制電路作可靠的電氣隔離。再有一點，由可控矽的控制特性可知，一旦其觸發導通，就不能中途關斷，要等待電源電壓歸零，可控矽才由通態變為斷態。這樣，在由交流供電的控制電路中，便增加了最多半個電源周期的額外延遲。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種結構簡單合理、體積小，製作成本低，控制精度高、操作安全可靠、且水流量能隨音樂變化及時做出同步響應的音樂噴泉流量控制裝置，以克服現有技術中的不足之處。
按此目的設計的一種音樂噴泉流量控制裝置，包括音頻信號放大及峰值檢波電路、驅動電路以及串接在供水管路中的電磁閥，其結構特徵是音頻信號放大及峰值檢波電路與一級及以上的多級階躍式信號比較電路相接後，再依次與二進位變換電路、場效應管電磁閥驅動電路以及一級及以上的多級二進位並聯流量控制電路電連接，電磁閥線圈串接在二進位並聯流量控制電路中。
上述的階躍式信號比較電路為七級階躍式信號比較電路；二進位並聯流量電路為七級二進位並聯流量電路。
上述的七級二進位並聯流量電路由三條供流支路並聯構成，每條並聯支路上串接有電磁閥和球閥。
上述的球閥用於控制該支路中的水流量，球閥的開度按1、2和4的倍率進行設定。
上述的階躍式信號比較電路採用TL084集成電路。
以上結構為控制獨立水路產生七種不同高度，以對應七種不同音樂信號強度，音樂信號越強大，則該水柱高度越高。
如果需要增加或減少水柱高度差的級數，達到15級或減少到3級，可通過改變供流支路的條數來實現，如增加到4條或減少到2條，與此同時，球閥的開度也應該做相應變化，控制15級水量變化的球閥開度按1、2、4和8的倍率進行設定。控制3級水量變化的球閥開度按1和2的倍率進行設定。
按此目的設計的另一種音樂噴泉流量控制裝置，包括音頻信號放大及峰值檢波電路、驅動電路以及串接在供水管路中的電磁閥，其結構特徵是音頻信號放大及峰值檢波電路與一級及以上的多級階躍式信號比較電路相接後，再依次與場效應管電磁閥驅動電路以及一級及以上的多級階躍式獨立流量控制電路電連接，電磁閥線圈串接在階躍式獨立流量控制電路中。
上述的階躍式信號比較電路為七級階躍式信號比較電路；階躍式獨立流量控制電路為七級。
上述的七級階躍式獨立流量控制電路由七條獨立的供流支路構成，每條支路上分別串接有電磁閥和球閥。
上述的球閥用於控制該支路中的水流量，每個球閥的開度設定為一致。
上述的階躍式信號比較電路採用TL084集成電路。
以上結構為控制多條水路產生同樣高度，其變化在於水路數目的變化。如果需要增加或減少水路，可直接改變供流支路的數目而得到實現。
以上兩種結構的音樂噴泉流量控制裝置，分別用於控制水柱高度變化和水柱數量變化，該變化均與音頻信號的動態變化同步進行。
本實用新型將音頻信號放大及峰值檢波電路、七級階躍式信號比較電路、二進位變換電路、兩種場效應管電磁閥驅動電路、七級二進位並聯流量控制電路、七級階躍式獨立流量控制電路構成一個綜合控制裝置。
音樂的音頻信號經過運放電路放大後，經峰值檢波成為動態直流信號，並饋送給七級階躍式電壓比較電路進行比較放大。
當沒有信號輸入時，各級電壓比較電路輸出均為負電壓；當有信號時，當信號大於或等於某級的比較值時，該級的輸出電壓就發生翻轉，變為正電壓。輸入的信號越大，則電壓比較電路依次發生翻轉的級數就越多。
從比較電路輸出的電壓信號，一方面進入二進位變換電路轉變成二進位驅動信號，來驅動二進位並聯控水電路中的場效應管，以控制相應的電磁閥。由於採用二進位的調控方式，並聯控流器只用三條控流支路就能給出七級的流量控制。如果採用四條支路就能給出十五級的流量控制。另一方面，比較電路輸出信號直接驅動七級階躍式獨立控流器的場效應管，控制相應的電磁閥。由於每個電磁閥控制一條水路，所以電磁閥開啟的數量越多，則噴出的水柱數量也越多。
於是，二進位並聯流量控制電路控制直噴式水柱的高度變化，和階躍式獨立流量控制電路控制排噴式水柱的數量變化，都與音頻信號的動態變化相同步。
本實用新型的控制電路由於採用全直接耦合的方式，電路工作穩定，線性好，靈敏度高，動態範圍大，裝調方便。
本實用新型由於採用壓控器件場效應管控制電磁閥，故可直接由階躍式信號比較電路驅動電磁閥，而不需要額外的驅動電路。
本實用新型結構簡單合理、體積小，製作成本低，控制精度高、操作安全可靠、且水流量能隨音樂變化及時做出同步響應。
圖1為本實用新型一實施例控制流程方框圖。
圖2為圖1的控制電路原理圖。
圖3為七級二進位並聯流量水路控制圖。
圖4為階躍信號與點動信號的變換對應表。
圖5為點動信號與二進位信號的變換對應表。
圖6為七級二進位並聯流量輸出比較電壓與水路流量關係表。
圖7為七級階躍式獨立流量水路控制圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述。
參見圖1，本音樂噴泉流量控制裝置包括兩個控制流程，一個控制流程是音樂的音頻信號經音頻信號放大及峰值檢波電路處理後，發送到七級階躍式信號比較電路，然後再經過二進位變換電路、場效應管電磁閥驅動電路I以及七級二進位並聯流量控制器，控制相應電磁閥開啟，最後控制供水管道的進水和出水，以得到不同高度的水柱，見圖1；另一個控制流程是音樂的音頻信號經音頻信號放大及峰值檢波電路處理後，發送到七級階躍式信號比較電路，然後再發送到場效應管電磁閥驅動電路II和七級階躍式獨立流量控制器中，控制不同支路中的電磁閥開啟，最後控制不同供水管道的進水和出水，以得到數目不同但高度一致的水柱。
參見圖2，左上角虛線框F代表整個集成電路的驅動電路，左下角虛線框A代表的是音頻信號放大及峰值檢波電路，旁邊虛線框B代表的是電壓比較放大電路，中間虛線框C代表的是二進位變換電路，右下角的虛線框D代表的是七級階躍式獨立流量控制電路，右上角的虛線框E代表的是七級二進位並聯流量控制電路，其中的階躍式信號比較電路採用TL084集成電路。電磁閥線圈分別串接在階躍式獨立流量控制電路和二進位並聯流量控制電路中。整個電路採用24V低壓控制。
音頻信號經IC8放大後，進行峰值檢波；檢波後的動態直流信號饋送給由IC1～IC7組成的階躍式信號電壓比較電路，進行比較放大。
電阻Ra1～Ra7和Rb用來設定各級比較電路的電壓基準值，改變Ra、Rb的比值就能改變比較電路的各級基準電壓，從而可以任意設定比較電路的特性曲線。
當沒有音頻信號輸入時，峰值檢波沒有輸出，各級電壓比較電路的輸出為負電壓值。當音頻信號逐漸增大時，峰值檢波電路輸出的電壓值也逐漸增大；當該電壓值達到或超過某一比較電路的基準值，該級比較電路的輸出翻轉，電壓由負變正。
輸入音頻信號的電壓幅度越大，就有越多比較電路的輸出發生翻轉。與比較電路直接耦合的場效應管BG201～BG207就得到相應的正電壓驅動而導通，對應的電磁閥DZF201～DZF207的線圈得電，電磁閥的閥門開啟。與此同時，與比較電路連接的二進位變換電路，把比較輸出的各路信號轉變成二進位信號直接驅動場效應管BG101～BG103，從而控制相應的電磁閥DZF101～DZF103的啟閉。
參見圖3-圖6，二進位並聯流量控制電路由三條供流支路並聯構成。與二進位並聯流量控制電路對應的供水管路輸入端連接進水管，輸出端連接噴水管，每條並聯供水支路上串接一個電磁閥和一個球閥。
受場效應管電路控制的電磁閥DZF101、DZF102、DZF103得電通水，失電關水。由於操控方式是二進位的，所以最多可控制七級的水量，其變化與音樂的音頻信號動態變化相同步。球閥L101、L102、L103用來調節各支路的水流量，使其按照1、2、4這樣的倍率關係設定相應支路的流量。
七級階躍式信號的二進位變換包括由七級階躍信號變換為七級點動信號，然後再變換為二進位信號的兩種變換過程，其中的圖4和圖5列出了各種信號的變換關係，由電壓UIC1、UIC2、...UIC7變換為電壓UC1、UC2、...UC7，再由電壓UC1、UC2、...UC7變換到電壓U1、U2、U3。
其中的UIC1為經過IC1階躍式信號電壓比較電路輸出的正電壓值，UIC1-2為經過IC1～IC2階躍式信號電壓比較電路輸出的正電壓值，UIC1-3為經過IC1～IC3階躍式信號電壓比較電路輸出的正電壓值，...依次類推，UIC1-7為經過IC1～IC7階躍式信號電壓比較電路輸出的正電壓值；UIC1對應動場效應管BG1的C級輸出正電壓，UIC2對應動場效應管BG3的C級輸出正電壓，...依次類推，UIC7對應動場效應管BG7的C級輸出正電壓。
二進位並聯流量控制器的工作過程是當BG1的集電極輸出正電壓UC1時，經二進位變換，輸出正電壓U1驅動場效應管BG101導通，從而控制電磁閥DZF101開啟，水通過電磁閥經球閥L101流過，此時，有1H的流量輸出；當BG2的集電極輸出正電壓UC2時，經二進位變換，輸出正電壓U2驅動場效應管BG102導通，從而控制電磁閥DZF102開啟，水通過電磁閥經球閥L102流過，此時，有2H的流量輸出；當BG3的集電極輸出正電壓UC3時，經二進位變換，輸出正電壓U1和U2驅動場效應管BG101和BG102導通，從而控制電磁閥DZF101和DZF102開啟，水通過電磁閥經球閥L101和L102流過，此時，有2H+1H＝3H的流量輸出；依次類推，最後可得到4H+2H+1H＝7H的水流量，見圖6。
在本實施例中，球閥開度依次設定為1/4、1/2和全開，那麼1H的流量相當於球閥開度為1/4時的水流量。
參見圖7，七級階躍式獨立流量控制電路由七條供水支路構成，供水管路輸入端連接進水管，輸出端各自連接獨立的噴水管，每條供流支路上串接一個電磁閥和一個球閥。受場效應管電路控制的電磁閥DZF201～DZF207得電通水，失電關水。開啟的電磁閥越多，則噴水支路的數量就越多，其變化是階躍式的，與音樂的音頻信號動態變化相同步。球閥L201～L207用來調節各支路的水流量，每個球閥的開度設定一樣，使每一支路的流量都均等，這樣，噴出的水柱其高度便一致。
本實用新型還適用於各種交直流電壓採樣的流量控制系統。
權利要求1.一種音樂噴泉流量控制裝置，包括音頻信號放大及峰值檢波電路、驅動電路以及串接在供水管路中的電磁閥，其特徵是所述的音頻信號放大及峰值檢波電路與一級及以上的多級階躍式信號比較電路相接後，再依次與二進位變換電路、場效應管電磁閥驅動電路以及一級及以上的多級二進位並聯流量控制電路電連接，電磁閥線圈串接在二進位並聯流量控制電路中。
2.根據權利要求1所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的階躍式信號比較電路為七級階躍式信號比較電路；二進位並聯流量電路為七級二進位並聯流量電路。
3.根據權利要求2所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的七級二進位並聯流量電路由三條供流支路並聯構成，每條並聯支路上串接有電磁閥和球閥。
4.根據權利要求3所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的球閥用於控制該支路中的水流量，球閥的開度按1、2和4的倍率進行設定。
5.根據權利要求1所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的階躍式信號比較電路採用TL084集成電路。
6.一種音樂噴泉流量控制裝置，包括音頻信號放大及峰值檢波電路、驅動電路以及串接在供水管路中的電磁閥，其特徵是所述的音頻信號放大及峰值檢波電路與一級及以上的多級階躍式信號比較電路相接後，再依次與場效應管電磁閥驅動電路以及一級及以上的多級階躍式獨立流量控制電路電連接，電磁閥線圈串接在階躍式獨立流量控制電路中。
7.根據權利要求6所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的階躍式信號比較電路為七級階躍式信號比較電路；階躍式獨立流量控制電路為七級。
8.根據權利要求7所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的七級階躍式獨立流量控制電路由七條獨立的供流支路構成，每條支路上分別串接有電磁閥和球閥。
9.根據權利要求8所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的球閥用於控制該支路中的水流量，每個球閥的開度設定為一致。
10.根據權利要求6所述的音樂噴泉流量控制裝置，其特徵是所述的階躍式信號比較電路採用TL084集成電路。
專利摘要一種音樂噴泉流量控制裝置，包括音頻信號放大及峰值檢波電路、驅動電路以及串接在供水管路中的電磁閥，音頻信號放大及峰值檢波電路與一級及以上的多級階躍式信號比較電路相接後，再依次與二進位變換電路、場效應管電磁閥驅動電路以及一級及以上的多級二進位並聯流量控制電路電連接，電磁閥線圈串接在二進位並聯流量控制電路中。階躍式信號比較電路為七級階躍式信號比較電路；二進位並聯流量電路為七級二進位並聯流量電路。本實用新型的控制電路由於採用全直接耦合的方式，電路工作穩定，線性好，靈敏度高，動態範圍大，裝調方便。由於採用壓控器件場效應管來控制電磁閥，故可直接由階躍式信號比較電路驅動，而不需要額外的驅動電路。
文檔編號G05D7/06GK2827553SQ20052006023
公開日2006年10月18日 申請日期2005年6月27日 優先權日2005年6月27日
發明者馮應強 申請人:馮應強