喷泉设计施工（精选十篇）
喷泉设计施工 篇1
OpenGL (OpenGraphicsLibrary) , 是一个三维的计算机图形和模型库, 同时也是该行业的一个标准。它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRIS G L, 在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。
2、OpenGL的特点和功能
(1) OpenGL的特点
工业标准:
OARB (OpenGL Architecture ReviewBoard) 联合会领导OpenGL技术规范的发展, Open GL有广泛的支持, 它是业界唯一的真正开发的、跨平台的图形标准。
可靠度高:利用OpenGL技术开发的应用图形软件与硬件无关, 只需硬件支持OpenGL API标准。
可扩展性:OpenGL是低级的图形A P I, 它具有充分的可扩展性。
可伸缩性:基于OpenGL API的图形应用程序可以运行在许多系统上, 包括各种用户电子设备、PC、工作站以及超级计算机。
灵活性:OpenGL功能可由硬件实现, 也可软件实现, 或者以软硬件结合的方式实现。
(2) OpenGL的功能
绘制物体功能:OpenGL提供了丰富的基本图元绘制命令, 可以方便地绘制物体。
变换变换:OpenGL提供了一系列基本的变换, 如取景变换、模型变换、投影变换及视口变换。
光照处理功能:绘制有真实感的三维物体必须做光照处理。
着色功能:OpenGL提供了两种物体着色模:RGBA颜色模式和颜色索引模式。
反走样功能:为了消除这种缺陷, Open GL提供了点、线、多边形的反走样技术。
融合功能:为使物体具有真实感觉, 就需要用到融合技术。
雾化功能:OpenGL提供了"fog"的基本操作来达到对场景进行雾化的效果。
位图和图像功能:OpenGL提供了一系列函数来实现位图和图像的操作。
纹理映射功能:在计算机图形学中, 把包含颜色、alpha值、亮度等数据的矩形数组称为纹理。
动画功能:OpenGL提供了双缓存区技术来实现动画绘制。
3、OpenGL动画设计技术基础
(1) OpenGL函数
OpenGL的库函数六类:OpenGL核心库, OpenGL实用库, OpenGL辅助库, OpenGL工具库, Windows专用库, Win32 API函数库。
(2) OpenGL模型的绘制
每组三维物体包括两种形式:网状体 (w i r e) 和实心体 (s o l i d) 。
(3) OpenGL图形变换流程
世界坐标三维物体—几何变换—投影—三维剪裁—视口变换—图形显示
(4) OpenGL效果处理
OpenGL的三个特殊效果处理:融合、雾化和反走样
4、OpenGL动画设计喷泉原理
(1) 动画设计的原理
OpenGL提供了双缓存来制作动画。即在显示前台缓存内容中的一帧画面时, 后台缓存正在绘制下一帧画面, 当绘制完毕, 则后台缓存内容便在屏幕上显示出来, 而前台正好相反, 又在绘制下一帧画面内容。这样循环反复, 屏幕上显示的总是已经画好的图形, 所以图片都是连续的。
在OpenGL中, 设计这样的动画程序需要掌握一个重点函数, 即:v o i dauxSwapBuffers (void) ;
设置交换缓存。即执行完一次绘制过程, 便交换前后台缓存, 以便让下一帧图形在屏幕后绘制完成。当然, 使用不同的窗口系统设置交换缓存的函数也可能不一样, 比如在X窗口系统下, 就最好用glxSwapBufferS () 。
此外, 在窗口显示模式中还应设置双缓存模式。
(2) OpenGL喷泉动画设计原理
利用粒子模型绘制水滴, 通过对粒子设置方向矢量。在T1时刻, 在缓冲1正在绘制 (x1, y1, z1) 的图像, 在T2时刻, 在缓冲2已经绘制完 (x2, y2, z2) , 绘制完后就把缓冲2的内容送到屏幕上显示, 清理缓冲后又继续绘制下一张图片。这时缓冲1里的图像也绘制好了, 就这样两个缓冲交换使用。由于交换的时间很短, 所以在视觉上给我们动画的效果。
5、OpenGL动画设计喷泉具体实现
(1) OpenGL动画设计喷泉的平台的选取
该设计是运用VC++和OpenGL联合编程实现的, 其中运用VC++设计窗体, 运用OpenGL绘制喷泉和设计动画效果。
(2) OpenGL动画设计喷泉的功能结构模块设计
OpenGL喷泉动画设计的窗体:标题栏, 工具栏, 状态栏, 窗体 (喷泉模拟)
(3) OpenGL动画设计喷泉的实现具体设计
(1) .定义一个工程文件MySDOpenGL.dsp, 这里面包括了建立喷泉动画模拟的工程信息。
(2) .建立主窗体应用程序MainFrm.cpp, 同时定义M a i n F r m.h头文件。其中在MainFrm.h中定义窗体的相关信息, 在MainFrm.cpp中编写执行窗体时所需要的类。
(3) .建立应用程序MyFountain.cpp, 同时定义MyFountain.h头文件。在头文件中定义的主要的是MyFountain.cpp的头文件。在MyFountain.cpp中, 定义了喷泉相关行为动作。
(4) .建立应用程序MyFountainDoc.cpp, 同时定义MyFountainDoc.h头文件。头文件定义的主要是MyFountainDoc.cpp的头文件。在MyFountainDoc.cpp中, 定义喷泉文本相关行为动作的类。
(5) .建立主要的应用程序
M y F o u n t a i n V i e w.c p p, 同时定义MyFountainView.h头文件。在头文件中定义的主要的是MyFountainDoc.cpp的包含文件信息。在MyFountainView.cpp中完成OpenGL的主要的操作, 包括:场景的绘制与渲染 (初始化Open GL和设置定时器, 删除调色板和渲染上下文, 设置调色板, 初始化Open GL场景, ) 绘制喷泉, 喷泉的初始化, 纹理的装入, 添加, 删除粒子, 运动的设计, 旋转的设计等等。
(6) .添加MyTexture.h和MyTexture.cpp。其中MyTexture.cpp定义相关的类。
(7) .添加StdAfx.h, StdAfx.cpp。用S t d A f x.h来定义系统相关的包括文件。StdAfx.cpp来运用相关的系统资源。例如:MyFountain.pch和StdAfx.obj。
(8) .resMyFountain.ico包含icon文件。resMyFountain.rc2是资源文件不可以被vc++编辑。resToolbar.bmp是工具条上的图标。
1.喷泉的绘制
2.添加新的粒子
6、OpenGL动画设计喷泉测试
在设计喷泉的过程中, 我进行了简单窗体的测试和喷泉动画效果的测试。
摘要：随着计算机图形学的发展, OpenGL的应用已涉及建筑、产品设计、医学等领域。本文通过OpenGL实现喷泉三维动画。阐述了OpenGL的基本特点、功能、设计技术和喷泉动画实现。
关键词：OpenGL,喷泉,动画
参考文献
[1]和平鸽工作室.OpenGL高级编程与可视化系统开发 (高级编程篇) [M].北京:中国水利出版社, 2002
[2]吴斌等.OpenGL编程权威指南第三版[M].北京:中国水利出版社.2001.8
音乐控制喷泉的设计开题报告 篇2
随着生活水平的提高, 人们对环境要求越来越高,城市环境建设日益为人们所重视。喷泉作为 一种观赏性较高的艺术水景, 不断地出现在城市的广场、公园及其他公共场所。它不仅可以 增加周围空气的湿度, 减少空气中的尘埃, 降低空气温度, 更为人们生活增添了不少情趣。 但大多数喷泉是固定不可调的, 显得有些单调;也出现了不少音乐喷泉, 但那多是将音乐和喷泉简单的结合, 无法真正达到音乐节奏和旋律与喷泉的同步。本设计实现对音乐节拍的识别, 获取实时控制数据, 从而完成对喷泉的造型和流量控制。由于采用单片机进行控制, 本设计电气部分体积小, 整体安装调试方便, 可方便地对喷泉进行音乐控制。音乐喷泉(Music Conduit)可不光光是个配上了音乐的喷泉那么简单。它集合了芭蕾音乐、彩光灯和激光等先进的技术，利用最先进的激光科技、影像、三维立体动画、音乐等编排了一出出灵人振奋的表演，呈现出绝美的场面。因为结合了灯光和激光，音乐喷泉(Music Conduit)最美的时光自然是在夜幕降临之后，是圣淘沙夜晚最迷人的景点之一。
每当天色变黑时，音乐喷泉(Music Conduit)的水花就随着音乐和镭射光，曼妙起舞， 舞动出充满生命力的姿态，给人以生命的激情;还有以水柱形成的银幕，在上面以镭射声光 投射演出的迷你剧情，讲述属于新加坡的鱼尾狮的故事……无论哪种形式，都带给观看者超 乎想象的震撼和优美。喷泉是人工环境中再现自然的一种特殊手段。喷泉的形态、声音、色彩、给建筑环境增添了无限生机，喷泉不仅能隔绝噪音、软化建筑实体、丰富环境、滋润绿化，而且喷泉与绿化的结合共塑了人工环境中的自然气息，改善了城市环境的质量，为人们提供了良好的聚集、散步、休闲的室外环境。 中科中自研制的电脑激光音乐喷泉把神奇的激光、多姿的喷泉水型、动听的音乐和五彩缤纷的灯光通过电脑有机地结合在一起，给人以超自然的享受。
2.已具备的条件
本开题报告主要涉及到音乐集成电路KD系列、小信号放大电路、功率放大电路、继电控制技术都已经在前面的课程学习，涉及到的.电路参数设计和电路调试技能也已经具备， 学校实验室具有本设计制作与调试的各种设备，另外我们还可以通过调研与企业合作，尽可能与工业的产品标准相稳合，这样也可以更好地锻炼自己的综合能力。
3.开题报告任务实施的思路与方案
该音乐控制喷泉的设计，一般可分为以下4个内容来完成。
(1)将输入的音频信号进行放大
将音乐播放器输出的音频信号进行放大，一级放大器作为前置放大器，该电路的输入端接输 入电路的输出端; 功率放大器作为二、三级放大电路，是该电路的输入端接前置放大器的输出端。
(2)音频控制转换
模拟输入端口要求输入信号是直流电压，故需要制作一个转换电路，将音频交流信号转换成
直流信号。转换电路见图1。小喇叭用于监听;变压器用于升压;电位器用于调节信号强度。
二极管D1为整流，D2～D5为输入端口过压保护。电容器C1用来滤掉尖峰波。电路制作好后，将信号插头插到CD机或录放机的音乐插口，调节电位器，使正常播放时输出的直流信号为0～2.4V左右。
(3)机械控制系统
通过对水泵的控制来实现音乐喷泉的效果。
(4)喷泉美学效果的设计
喷泉设计施工 篇3
关键词：伪探究；知识迁移；教学艺术原则；教学艺术形式
中图分类号：G642.3 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）03-005-02
化学喷泉实验的相关知识出现在人教版必修一第四章《非金属及其化合物》第四节《氨、硫酸、硝酸》第一课时，以氨气——水的喷泉实验作为载体，以探究氨气的理化性质为目的。通过喷泉实验的实验现象使学生了解氨的性质（水溶液呈碱性、极易溶于水、挥发性等）。整体实验设计思路与原理不仅具有代表性，而且难度适中，学生容易接受。但是本节内容中对于喷泉实验的介绍不够全面，问题探讨也不够深入，而本节内容又属于重要考点，因此，加以扩展极具必要性。针对此种情况，许多专家学者以及一线教师都加以论述，文章数量颇丰、种类繁多。但阅读了一些喷泉实验教学设计或改进的论文后，深觉上述问题并未得到从根本上的解决，经过总结以往文献存在以下问题。
1、多以喷泉实验装置的改进、优化、美化为主要内容，一味的求新求异，忽略了学生的理解与接受水平与实验本身的目的。造成课上效果好，课下学生复习困难，反馈效果差的效果。与化学教学艺术的基本原则相违背，后文将详细论述。
2、实验几乎全部为演示实验，缺乏与学生的互动性。笔者通过反复实验，氨气的喷泉实验从实验的准备到操作对于实验者要求并不高，而且实验本身危险性不大。在课堂上完全可以给学生分组实验操作的机会，而在实践中发现、分析、解决问题也符合化学作为一门实验学科的理念。
3、缺乏思维延伸与知识迁移。氨气喷泉实验演示结束后，由于教材未再涉及化学喷泉的相关内容，许多教师便不再提及，把关于化学喷泉实验的问题放到习题中解决，遇到一道讲解一道，但这种方法的弊端在于知识传输不系统、逻辑性差。学生很难通过几道习题就掌握关于化学喷泉实验的全部知识。关于解决此类问题的尝试方法详见后文关于多种教学思维共存的论述与附录教学设计。
4、伪探究思路明显，逃避验证性思维。氨气喷泉实验的目的在于探究氨气的相关性质，但在实际课堂讲授中学生往往只对实验现象感兴趣而对于探究目的不明确，许多教师为了响应新课标重视探究的理念依然把探究思维强加于学生，认为验证性思维是落后的，殊不知在科学探究的过程中实验本身的作用就是验证猜想的工具。一味的强调探究流程反而使课堂效率降低，学生对于实验本身关注度不够。
一、设计理念
1、在教学中体现化学教学艺术的基本特征
在授课过程中注意教学艺术的形象性，在演示实验的过程中教师应将实验装置、操作步骤及实验现象通过语言进行描述，方便学生分析实验，也能规范学生本身的化学语言。多使用现代教学媒体辅助教学，把不能再课堂上演示的实验放到屏幕上。比如对于药品与装置的知识迁移过程中教师引导学生改进后的装置或者药品组合不可能全部的通过现场实验来进行效果的检验，对此可以收集一些其他种类化学喷泉实验的视频供学生观看，更有效地激发学生兴趣，帮助学生理解与记忆。而利用多种手法来辅助教学也是化学教学艺术综合性的体现。在实验过程中创造性也十分重要，创造可以是教师的也可以是学生的。比如笔者在课堂演示实验中就将教材中的装置进行改装，用医用注射器代替了胶头滴管，注射器的刻度使得学生更直观的观察到教师向烧瓶中注入水的体积，使得实验从定性向定量的方向进步，另一方面也增加了注入烧瓶中水的量使得更多的气体溶解到水中，提高了实验的成功率。而对于教师而言由创造性派生出的即兴性也适用于该实验的演示，比如如果在准备过程中氨气不纯，可能导致喷泉无法正常引发，那么利用注射器可以直接抽出一些气体，人为的制造压强差，使烧杯中的水进入烧瓶开始大量溶解进而引发喷泉，或者利用失败的演示实验直接引导学生分析失败原因等即兴应变能力是教师应该具备的。
2、在教学中遵循化学教学艺术的基本原则
化学教学艺术的创造活动不是随心所欲，异想天开的。化学教学艺术以审美创造为核心，要求教师必须按照美的规律，遵循美的法则进行化学教学艺术的创造。在这里以形势与内容相统一的原则为例，在问题一中提到现行文献多以喷泉实验装置的改进、优化、美化为主要内容，一味的求新求异，忽略了学生的理解与接受水平与实验本身的目的。这就使形势内容的不够统一，例如一些教师为了追求课堂演示效果一开始就搭建了一套复杂的实验装置，尽管可能成功率更高且实验效果更好，但对于刚刚接触喷泉实验的学生群体来说接受起来十分困难，更谈不上分析实验装置与现象进而得出结论了。对于喷泉实验，多样的演示形式可以帮助学生理解设计思路与原理，但应明确表现形式必须与教学内容相统一，达到高度和谐，使教学内容通过教学艺术形式得以充分的表达，而教学内容又是为教学目的服务的，所以在创新形式的过程中要明确教学目标，知识拓展、思维迁移要适度，由浅到深，针对学生的课堂反馈情况及时调整教学形式与难度，最大程度的提高知识传递效率，使得教学设计本身更具实用性。
3、摒弃伪探究，正视验证性思维
高中新课程标准明确地提出：“探究学习是学生学习化学的一种重要方式。也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径，教师应充分调动实验、观察、司查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式，学生通过亲身经历和体验科学探究活动。学生的学习不再是被动地接受灌输，而是在教师的指导下积极参与科学实验的探究。在一定的教学情境中发现问题。寻找解决问题的途径和方法。从而获得宝贵的知识，培养发现问题和解决问题的能力。对于化学喷泉实验来说，与其强加以学生探究思维不如利用学生对于氨气在水中溶解度的已知认识进行验证性实验启发，让学生思考如果氨气溶解度极大溶解速度快那么将出现怎样的实验现象，带着目的做实验，带着问题做实验，从设计者的角度观察实验现象。这样不仅可以调动学生的积极性，还可以使学生建立一个设计思维，为以后的知识迁移打下基础。总而言之，只有师生间互相合作，发挥学生的主体作用，学生才能科学地探究。才能获得知识、发展能力、提高科学素养。endprint
4、积极互动，直面失败与质疑
课堂上，教师与学生通过多种途径进行情互动，可以拉近师生距离，培养学生积极的情感态度和价值。从而实现三维目标的融合，真正实现课堂教学的优化。要求教师以培养学生敏锐的发现意识、务实的探究态度、大胆的批判精神为目的，以问题引发学生对教
学内容的独特的见解和质疑，让学生形成一种对知识的积极主动的探求和追寻。互动教学在师生、生生互动交流中，不仅有利于知识的学习、能的培养，更有利于学生情感、态度、价值观的培养，真正落实“三维一体”的教学目标。对于喷泉实验，虽然很少有学者提倡课堂学生实验，但笔者认为实验可以在学生完成课前预习后课下进行。学生结合实验效果先自行分析试验成功关键，再在课堂上经过教师引导得出结论。一方面可以对于知识掌握更加牢固，另一方面也会适当提高课堂效率。既然是学生实验，成功率就不能得到保证，作为教师不能逃避学生的失败实验，应该尽可能的考虑到多种情况，面对学生的质疑作出正确详尽的解答。
二、知识内容
1、实验演示——化学信息的收集与提取
在课堂演示氨气喷泉实验中，最基本的要求是让学生通过观察得出结论。比如喷泉的颜色证明氨气的水溶液呈碱性，喷泉形成的速度证明氨气溶解速度快等。在这个过程中笔者认为如果要达到最好的信息传递效果，在演示实验之前教师的解释说明必不可少。否则会造成学生一头雾水，装置与原理还未清楚就看到了精彩的实验现象，这种一带而过的情况应该避免。那么教师在演示实验之前应该说明什么，这里提供两点思路。一是要简单介绍实验装置，目的是让学生对于装置有一个初步的印象，如果进行了课前实验那么可以比较自己的装置与老师的装置同异点，进而加深印象。二是要引导学生进行预分析，如果实验出现什么效果则代表着什么，这样可以使得学生对于实验原理有一个初步的印象。
2、装置要求——实验成功的关键
既然是化学实验，就难免失败。为了尽可能的减少失败的可能性，把握实验成功的关键就尤为重要。在喷泉实验在药品组合合理的情况下，氨气的喷泉实验要求整个装置干燥、气密性良好。收集的氨气要求充满烧瓶且干燥。根据这几点要求教师可以在演示实验之后结合学生课前尝试实验的失败经验进行总结。这里就涉及到装置的改进问题，所有的装置改进都是为了实验目的服务，或增强实验效果或提高试验成功率。比如为了收集到纯净干燥的氨气教师可以设计氨气的制备装置与喷泉实验装置相结合，从而得到纯净干燥的氨气。再比如教师可以设计验满装置以保证收集到整烧瓶的氨气。但还是如上文提到的，这些装置的改进要在学生完全掌握教材上的基本装置后再进行迁移，以学生的接受能力为基础。这里还要说明的是不同原理的喷泉实验对于装置的要求也不尽相同，比如二氧化碳与氢氧化钠组合的喷泉实验对与装置就无干燥性要求，所以在教学过程中要培养学生具体情况具体分析的意识。
3、药品组合——实验的原理与本质
装置的问题解决以后，另一方面很重要的迁移方向就是药品的组合方式。在考题中也很容易见到关于几种药品相互组合能否引发喷泉实验的问题。在这里教师应该紧抓喷泉形成的根本原因——烧瓶内气体体积减小导致压强减小，进而启发学生如何使烧瓶内气体体积减小，最后总结出药品的组合类型以及相关举例。由于已经具备了一定的元素化合物知识所以对于药品的组合教师可以多启发学生自己举例，以达到较好的课堂互动效果。在这里可以向学生展示一些其他的化学喷泉，一方面验证经过讨论的药品组合的可行性，另一方面也更大的激发学生的兴趣。
参考文献：
[1] 李远蓉.化学教学艺术论[M].第一版.重庆：西南师范大学出版社，1996.
[2] 朱玉军.谈化学教学设计类论文的写作[J].化学教育，2009（9）：79-80.
[3] 王曼丽.潘伯银 赵 锟.喷泉实验装置的改进设计[J].实验教学与仪器，2013（1）：28.
[4] 施永明.喷泉实验“预设失败”后的“意外”生成[J].化学教学，2010（3）：37-38.
[5] 刘玉荣.张 阳.一套装置演示六种喷泉实验[J].中学化学教学参考，2009（3）：30-31.
[6] 刘晓兰.喷泉实验的创新变换[J].零陵学院学报，2004（6）：138-139.
[7] 杨茵.化学教学中的科学探究真伪甄别[J].考试周刊，2010（50）：177-178.
水景喷泉给水设计的思路探究 篇4
1.1 对周围环境进行考察分析
在进行喷泉效果方案的选择时首先要对建造喷泉的周围环境进行考察分析, 分析周围的环境是否适合建造水景喷泉, 要使水景喷泉与周围的环境协调, 只有这样才能够形成美感, 否则将会使水景喷泉与周围环境显得格格不入, 进一步影响整体的效果。
1.2 水池的形状和尺寸
在进行设计之前要考察清楚水池的具体形状, 方便在进行设计时对喷泉形状的研究与设计。水管管道的喷头、积水口、水泵等都要根据水池的尺寸来进行设计。喷泉的大小要根据水池来设计, 不仅如此喷泉的建造还要考虑到投资的资金和规模。在喷泉的设计时要考虑到喷泉水滴的向外喷洒的距离, 要进行详细的核算确保水滴不滴到水池以外的范围内。
1.3 实用性原则
在水池进行喷泉设计的过程中要考虑到实用性的原则, 尤其是儿童戏水池的设计, 由于儿童的身材比较的矮小, 并且又特别的喜欢在水池中玩耍, 而儿童的安全问题就变得至关重要, 因此在儿童戏水池的设计时水池中的水量深度要控制在40cm的范围内, 以确保儿童的安全。实用性原则除了要考虑到儿童戏水池的设计, 还要充分考虑到人们的主观意识, 人们都喜欢在美丽的地方多停留, 往往习惯坐在水池的边上进行欣赏, 因此水池水量的深度还要让人们能够触及, 充分考虑到认为的因素。因此经过综合的考虑, 水池水面的深度最好的就是30cm。
1.4 喷头的选择
喷泉的各种优美的形态都是源于喷头的选择, 现在喷头技术的发展非常的迅速, 喷头的姿态也是变化万千, 因此喷头的选择就变得至关重要。在进行喷头的选择时要选取水形美观, 水流的射流平滑稳定的, 最好不要选用那些发散性能参差不齐的喷头, 这样就会极大的影响到水形质量。在喷头的实际应用的过程中, 要注意各种不同喷头的特性, 根据它们独自的特性来进行选择利用, 例如抗风性能比较差的喷头就不能够在室外有风的场合使用。有些喷头对水位的变化非常的敏感, 水位只要有稍稍的变化就会影响到喷头的出水效果, 在使用这些喷头时, 必须要保障足够稳定的水位变化。
总之, 在进行喷泉效果方案的选择时要综合的考虑各种因素, 在方案的设计之前要多做几套备用方案, 从而方便从这些众多的方案中选择出最佳的方案设计。
2 技术参数的确定
喷泉的效果方案确定之后就要开始对技术参数的确定了。技术参数的确定主要是对水泵的选型和管道的材质的选择与布置以及一些相关的参数。
2.1 水泵的选择
用潜水泵作为提供水力的设备, 但是目前市场上的潜水泵的可靠性能比较的低, 在实际的应用过程中经常会发生损坏, 而水泵的损坏对整个喷泉的运行都会产生很大的影响, 后果严重的将使整个喷泉系统停止运行。相对潜水泵来说离心泵的可靠性能比较好, 并且它可以保持水景工程的长期运行, 但是它也存在着一定的问题, 离心泵的使用需要增加管道的长度, 并且还需要为泵设置泵房, 这就会为工程增加过多的工程造价。综合考虑这些因素水泵的选择是一项非常重要的任务, 目前最大的问题就是研制出可靠性能高的潜水泵, 这种离心泵的研制成功就会为水景工程降低造价, 节约成本。
2.2 管道材质的选择
水景喷泉的管道一定要具有极好的耐腐蚀性, 并且造价也要在合理的范围内。在之前的管道材料的选择上用的普遍都是钢管, 但是钢管的耐腐蚀性能比较低, 并且使用寿命相比较而言也比较的低。耐腐蚀性能最好的就是铜管或不锈钢管, 但是它们的造价比较高, 企业在进行水景喷泉的设计和建造的过程中一般不会选用这两种管型。现在最合理的使用方法就是UPVC管和不锈钢管的联合使用, 由于UPVC管可以很好的抗腐蚀, 但是它不能长时间的接受日光的照射, 但是在无日光照射的情况下它的使用寿命可以长达50多年, 因此可以将这种管子用于地下管道的设计, 而地上的管道则可以采用不锈钢管。这两者的结合使用既能够很好的解决管道的抗腐蚀性能, 也在一定的程度上为企业降低了水景工程的造价。
3 水景喷泉给水设计的注意事项
在进行水景喷泉给水设计的过程中要特别注意安全、卫生和能源控制的问题, 要对整个工程做出最合理的规划。
3.1 对池内的水进行清理
在水景喷泉的建造完工后一定要及时对池内的水进行清理, 将水池中水面的漂浮物和池底的沉积物处理掉, 池面的物提比较容易处理, 只要打捞就可以了, 然而池底的沉积物则需要借助软胶管, 让污物通过软胶管排到排水管, 再经排水管道再排出池外。
3.2 水质的问题
水景喷泉对水质有着独特的要求, 它不同于普通的饮用水, 它属于人体非直接接触的观赏性用水, 因此对水质的要求一定要达到观赏性用水的标准。在水景喷泉的设计中一定要加入水处理的装置, 如果出现水质不达标的情况, 这个装置就会自动对水质进行处理, 从而满足需要。
摘要：大自然界中水的存在形式多种多样, 水景则主要是水的各种形态形成的水道、湖、塘、池、景等景致, 这其中也包括喷泉景致。喷泉是人工制造的水景, 它能够美化周围的环境, 净化空气, 并且在一定的程度上海能够改善小气候的作用。正是由于喷泉的这些优点, 它越来越受到人们的欢迎, 不仅如此人们还为它增加了很多电子技术, 在普通的水景中各种音乐喷泉开始涌现, 水景、灯光、音乐的完美结合为水景喷泉增添了很多美景。在水景喷泉的设计过程中需要进行严密的规划, 本文主要探讨了水景喷泉给水设计的思路。
关键词：水景喷泉,给水设计,方案
参考文献
[1]王恩伟, 陈燕英.浅谈园林水景中动水的设计与施工[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (7) .
喷泉设计施工 篇5
有奖征集活动方案讨论稿
一、活动目的通过征集活动提升知名度，重重加深受众对大名城商业广场的魅力印象；宣传其置身霍邱的至高无上商业楼市地位；并通过征集变相传达大名城商业广场即将会带动整个片区乃至整个霍邱发展趋势理念。
二、活动时间
活动公布于2010年10月31日推介会，截止征集时间2010年12月31日。
三、活动内容
对音乐喷泉雕塑名称、形象等方面设计进行征集；（要求：符合霍邱民情，匹配大名城商业广场整体形象；创新而不可离其宗，通而不俗、意蕴隽永。）
四、活动奖项
特等奖 ：1名20000元
入围奖 ：10名3000元/人
五、颁奖细节
地点：大名城商业广场外活动现场。
环节：由主持人公布获奖者名单后，由恒顺地产开发公司及香港正弘集团
以及霍邱县政治部门等事业单位领导，逐个对获奖者颁发荣誉奖金。
时间：截稿后一个月左右。（具体时间以通知为准）
六、审稿评委
福建联盛建筑设计院，安徽省建筑设计研究院，与霍邱县委宣传部领导。恒顺地产开发有限公司宣传部长，香港正弘集团总经理等。
七、评选标准
由以上单位领导人员集体商议评选，分别从投稿者的创意，美观，设计理念，融入的内容元素是否符合，等方面综合裁定选拔。
八、投稿方式
邮箱：wiven328@hotmail.com或5651178@qq.com;（如果没有邮箱的，可以通过写信的方式参与征集。来信地址：蓼城路与卧阳大道交汇处大名城商业广场售楼部，王凯(收)。邮编：237400）
美丽的喷泉 篇6
喷泉的形成
喷泉的种类繁多,有音乐喷泉、旱地喷泉、光亮喷泉、激光水幕电影等等,喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力,通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体。提供水压的一般为水泵,通过水泵或者自然落差,在喷泉口下方的蓄水处形成强大的压力。而喷口外露,喷口处仅仅是气压,所以喷口到里面这一段距离,压力不断增加。在压强差的作用下,水受到向喷口的净压强,因此会被推动不断加速,最终以较高的速度冲出喷口。此后,水不再受到水压的推力作用而开始只受自身的重力,向上的速度分量会遭到重力的不断衰减效应,走出一个上抛或斜抛的自由落体运动,就有了喷泉。此外,还可以通过温度的改变等情况形成压力差,这样同样可以形成喷泉。喷泉不但可以湿润周围的空气,减少尘埃,还能产生大量的负氧离子呢!
常见喷泉
喷泉1:居民小区内
各类喷泉都可采用,一般以小型的喷泉为主。喷泉一般放置在地下,表面是以各种不同造型和图案的石材来装饰。当水喷出的时候,高高低低的水柱不断地摇晃,就像不断跳跃的音符,顿时给小区增添了不少动感美。
喷泉2:广场上
广场上的喷泉一般表现一定的主题,会组合多种类型的喷泉,喷出的泉水简洁明快,给人以向上的感觉。
喷泉3:景点中
在公园、道路及旅游景点等地方,采用的喷泉大多为大型激光彩色音乐喷泉,在彩灯的照射下,各种造型的水柱就像个芭蕾舞演员,使人流连忘返。
喷泉小实验
准备材料:一个橡胶管、胶带、眼药水瓶滴嘴、漏斗、水
具体步骤:
1、用胶带将漏斗缠在橡胶管的一头,眼药水瓶滴嘴缠在另一头。
2、用手指捏住眼药水瓶滴嘴。
3、将水从漏斗中灌入橡胶管。
4、放低有眼药水瓶滴嘴的一端橡胶管,松开手。
为什么水从眼药水瓶滴嘴喷出?
漏斗处的水受到的大气压力大于橡胶管中的水的重量,这使橡胶管中的水从眼药水瓶滴嘴喷出。漏斗抬得越高,水也喷得越高,这是因为管内水的落差变大。同理,把一个物体抬得离地面越高,它的势能就越大。
图片由本文作者提供
喷泉设计施工 篇7
一、以本为纲, 课本实验再现
1. 喷泉实验的操作回顾
课本中这样描述:在干燥的圆底烧瓶里充满氨气, 用带有玻璃管和滴管 (滴管里预先吸入水) 的塞子塞紧瓶口. 立即倒置烧瓶, 使玻璃管插入盛有水的烧杯里 (水里事先加入少量酚酞试液) , 打开橡皮管上的夹子, 挤压滴管的胶头, 使少量水进入烧瓶, 立即形成了美丽的喷泉.
2. 喷泉实验的原理分析
该实验利用氨气极易溶于水这一知识, 通过挤压滴管的胶头, 使少量水进入烧瓶, 氨气溶于水造成烧瓶内的压强远小于外界大气压. 外界大气压将水压入烧瓶形成喷泉. 这类实验仅仅利用溶解性这一物理性质设计成喷泉实验. 那么气体在水中的溶解度多大才能设计成喷泉实验呢? 有资料表明, 气体在水中溶解度大于40即可设计成喷泉了.
二、喷泉实验习题一般命制思路
1. 药品的改进
化学实验中常常选用不同的药品来进行对比实验. 喷泉实验也不例外. 命题者常常运用高中熟悉的药品来命制习题. 对于喷泉实验, 关于药品的选择命题无非两类. 一是考查学生对气体在水中溶解性的掌握情况;二是通过化学反应来实现烧瓶中的压强瞬间减小, 考查学生对气体性质的理解, 这类反应一般要求迅速, 提供的反应液一般浓度相对较高.
例1如图1所示的装置, 在100 m L烧瓶中充满干燥气体, 将滴管中的液体迅速挤入烧瓶内, 然后打开弹簧夹f, 烧杯中的液体像喷泉一样状迅速喷出, 最终几乎充满烧瓶. 则干燥气体和烧杯 (滴管b) 液体分别是 ( )
分析:本题是课本喷泉实验的延伸, 考查学生除了氨气 (水) 这一组能形成喷泉实验以外, 还有那些能形成喷泉. 解答此类问题关键抓住喷泉实验的原理, 能瞬间形成压强差. 除了利用溶解性外, 选项中的 (B) (D) 也可行, 它利用的是化学反应实现压强的变化.
思路点拨:喷泉实验的原理是瞬间改变烧瓶中的压强. 利用这个原理有两种类型的气体可以设计成喷泉实验:极易溶解型:如, 氨气、氯化氢. 这类喷泉实验是利用极易溶于水这一物理性质设计的. 化学反应型:利用化学反应也可以瞬间改变烧瓶中的压强. 如, 二氧化碳 (二氧化硫) 等跟浓氢氧化物溶液反应, 用氢氧化物溶液代替胶头滴管中的水去做喷泉实验.
2. 装置的重组
在命制试题时, 对于装置的改进一般有两种, 一是做减法, 即在原有课本装置中省去部分仪器, 也能达到实验目的;二是做加法, 即在课本仪器中加入其他仪器, 以验证更多的性质或实现实验的绿色化原则.
例2课本上的喷泉实验是一个经典实验装置如图2 (1) , 有人将课本装置图简化图2 (2) . 请仔细分析左右两图的差异.回答下列问题:
(1) 图2 (1) 实验装置的引发喷泉实验的操作是什么?
(2) 图2 (2) 能成功完成喷泉实验吗? 如果能请指出你的引发方法.
(3) 你还能设计出什么样的引发方法来?
分析:本题是课本常规装置的延伸, 考查引发操作. 其根本思路还应该根据喷泉实验原理. 对于带双孔塞、胶头滴管的装置, 通过挤压胶头滴管中的液体到烧瓶中实现压强的变化. 那么没有胶头滴管怎么办呢? 怎么实现压强变化呢? 归根到底就要使气体和液体接触, 后改变烧瓶中的压强. 思路有两个, 一是使烧瓶中压强增大让气体和烧杯中液体接触;二是让烧瓶中压强减小让烧杯中液体被大气压过来和液体接触.
思路点拨:喷泉实验的引发操作根据仪器的不同方法不同. 一是双孔塞、胶头滴管, 如图2 (1) , 方法是挤压胶头滴管中的液体到烧瓶中实现压强的变化. 二是单孔塞、无胶头滴管, 如图2 (2) 方法有两种:冷水敷烧瓶:用浸有冰水的毛巾包裹烧瓶, 烧瓶内气体体积受冷收缩, 压力降低, 烧杯中的溶液受大气压力作用进人烧瓶, 又加上烧瓶中的气体极易溶于烧杯中液体或可以和烧杯中的液体反应, 使烧瓶中的压强远小于外界大气压从而可引发喷泉. 热水敷烧瓶:用浸有热水的毛巾包裹烧瓶, 烧瓶内气体体积受热膨胀, 使气体逸出, 烧瓶中的气体极易溶于烧杯中液体或可以和烧杯中的液体反应, 使压力骤减, 烧杯中的溶液受大气压力作用进入烧瓶, 引发喷泉.
三、喷泉实验的创新题设计思路
实验的创新设计在高考中也常常有所体现. 实验的创新设计一般从绿色、简便、废物利用等角度去设计.
例3如图3是一位老师的创新设计. 实验的做法是先在烧瓶中加入3 m L浓氨水, 用棉花塞住瓶口, 在酒精灯上加热, 待氨水沸腾后, 迅速将棉花移走, 将烧瓶插入如图装置中 (下为塑料瓶) (图3) . 喷泉效果非常明显. (本题根据一位老师的创新设计改编. )
请回答:
(1) 他是通过什么方法在烧瓶中充满氨气的, 方程式是什么?
(2) 他怎样引发实验呢?
(3) 他设计的实验优点有哪些?
分析:本题最大特点是回放, 完全要求学生模拟老师的设计去再现实验. 问题一考查学生如何制备氨气. 课本上是直接充入氨气的, 而该实验直接在烧瓶中生成氨气, 简化了步骤和工作量. 问题二, 考查学生的变通能力. 题目一改常见的引发方法, 只要学生注意到是塑料瓶 (塑料瓶可挤压) , 问题就迎刃而解. 问题三是开放性的, 考查学生对实验改进的敏感程度, 一般学生都能达到一二.
思路点拨:该题的新颖有这样几点, 一是简化操作, 将制备气体直接融入到实验过程中;二是绿色无污染. 没有收集气体这一过程, 不产生额外溢出气体污染;三是仪器简化, 用塑料瓶实现废物的利用, 且兼顾了实验的易操作性, 可挤压, 用于引发喷泉.
喷泉设计施工 篇8
本设计采用单片机作为控制核心, 可控制定时开关喷泉和变换喷水花样。喷泉四周的灯光系统采用光敏控制的方法, 天黑时才启动。还可以选配无线遥控器, 随时远程开关, 增强了喷泉使用的灵活性。
(一) 系统设计
该喷泉系统的总体功能如图1所示, 由单片机控制系统、输出控制系统、输入系统, 显示部分等组成。
(二) 硬件设计
1. 单片机电路
选用宏晶科技的STC12C5A08PWM单片机为系统控制核心, STC12C5A08PWM单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机, 指令代码完全兼容传统8051, 但速度快8~12倍。内部集成MAX810专用复位电路, 看门狗, 2路PWM, 针对电机控制, 超强干扰场合。片内有8KB Flash ROM, 1280B RAM, 支持ISP。
电源设计中为保证停电情况下, 单片机主控系统的稳定持续工作, 增加了蓄电池供电单元。在停电情况下, 单片机自动进入低功耗工作方式。
该系统是基于时间控制的, 共设计6位LED, 数码显示系统当前时间以及在设定时间时的显示。
设计了5个独立按键, 软件实现一键多功能, 用于完成系统设置及控制时间输入等操作。
设计了315MHZ无线信号接收电路, 用于接收遥控器的远程控制命令。
2. 输出控制电路
对水泵的控制采用3相固态继电器完成。该校园景观喷泉共8个喷头, 分两组成环形排列, 中间各有一个主喷头。各个喷头分别由单片机单独控制, 其中两个主喷头使用单片机内部的2路PWM逻辑, 产生高频的PWM信号控制, 这样大大减轻了软件的工作, 提高了软件效率。
对喷泉中配套彩灯的控制采用时间加光线强度的控制方法。光控电路图2所示。
图2中C3-2为光敏电阻, 当白天日照时光敏电阻阻值减小NPN3-4基极电压降低, 三极管导通到地, 将I/O口输出钳制于低电平;当晚上或者光线很弱的时候光敏电阻的阻值很大, 使基极的电压升高, 三极管处于截止状态, 则I/O口可以正常输出开关电平。
(三) 软件设计
为保证系统时钟的准确性, 采用定时器0, 工作于自动重装初值的模式2下, 产生250us定时中断, 以此为基准时间单位, 形成秒, 分, 小时, 日, 月, 年的时间进位, 形成系统万年历。时间的设置、调整由功能按键完成。
设置一天内喷泉定时开、关的时间点, 也可设置长期关闭的日期 (如学校假期) 。由按键控制输入, 并在RAM中保存, 供控制系统查询。
喷泉的变化形态可以有很多种不同设计的方案, 本系统采用的时间轮转的方式。为保证系统的稳定运行启用了单片机内部看门狗。系统主程序流程图如图3所示。
(四) 结束语
本方案在喷泉工程的设计中, 获得了预期的效果。工作稳定可靠。本方案的特点是电路结构简单、控制灵活、工作稳定可靠且成本相对较低, 特别适用于小型喷泉。本方案也便于功能扩展, 因尚有不少需进一步的丰富和完善的功能设计。
摘要：介绍了一种基于STC12C5A08PWM单片机的时间控制型景观喷泉的设计实现, 可自由设置定期、定时开关喷泉及其配套灯光, 运用了高频射频信号实现遥控远距离开关喷泉, 避免了传统人工式开关的麻烦, 实现了智能化控制。
关键词：喷泉,单片机,时间控制
参考文献
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喷泉设计施工 篇9
激光音乐喷泉运用特殊的空间激光光束效果和三维立体激光图文融入到音乐喷泉里，激光光束图案色彩、水柱的高低、喷头的数量，都随音乐节奏变化而变化，有时如排山倒海，有时如泣如诉，视觉、听觉盛宴令观者如醉如痴。
当前音乐喷泉技术在国内外都越来越成熟，但是基于激光特效的创意类音乐喷泉尚处于发展阶段。且基本上是基于单片机的控制方式，不够灵活。
探讨了在PC环境下，根据用户的需要，采用主流的Win dows应用开发框架，精确地完成激光音乐喷泉仿真控制和模拟实现的基本框架。
1 激光音乐喷泉现状
以连云港激光音乐喷泉为例，其规模较大，长258米，宽72米，主喷高108米，装机总功率3600KW，占地面积254亩，约169443m2。水景平面布局攫取沙滩、海浪和轮船为构图元素；沙滩为近景，海浪为中景，轮船为远景，运用时空契合连云港滨海的地理位置特征，承载港城“东海第一胜境”得天独厚的城市文化名片。近景沙滩由花篮和喷火组成，寓意花开盛世，红红火火。中景取义在中国古典文学史上激起的4朵最耀眼的浪花。连云港是《西游记》文化发源地，是唯一和4大名著都有关系的城市。远景轮船由“如意”构成，表达了对港城人民的美好祝愿；轮船中部又似眼睛造型，与连云港作为“国家首批沿海开放城市”相互呼应。
喷泉水型：23大类，共计1045个喷头。除雾喷和直流水幕外，每个喷头单独可控，也就是相当于每一个喷头都是一位独立演员，表演方式变化万千，美轮美奂，常看常新。
水景表演元素：喷泉、火、雾、激光、艺术灯光等。
灯光照明：采用水下七彩LED灯、大功率炫彩泛光灯与长空利剑相互结合的照明方式。LED灯属于聚光灯，能照亮很高的水柱，颜色绚丽、高效节能、变化丰富；泛光灯照射范围宽、功率大，适合数码摇摆喷泉的照明；长空利剑射程远，控制灵活、具有烘托环境气氛与吸引人气的作用，三者形成优势互补。
超炫激光秀：水景共采用全彩激光2套，卡通激光4套，亮绿演示激光2套，全方位、多层次、立体地营造梦幻光影空间。激光与水景喷泉结合表演，展现辉煌夺目、无与伦比的艺术效果。
节目编排：能够依据表演的不同需要，分为重大节日、普通节假日、平时白天和夜间表演等若干单元，节目视要求编排20分钟、15分钟、8分钟等不同的时间长度，并且曲目编排可以根据表演需要随时更新，做到不同的音乐和不同的水型相互灵活地组合，水型与音乐的配合在技术上达到同步状态。
连云新城商务中心区音乐喷泉灯光秀的建成必将成为港城标志性人文景观，对建设和谐宜居环境、聚集人气，提高城市品位，弘扬地方历史文化，带动周边经济发展方面发挥重要的作用。
这类大型喷泉采用PLC编程控制，造价高，一般为专门设计。目前，国内激光音乐喷泉逐步向智能化，分散化，多样化方向发展，因此，有必要基于Windows平台设计更能符合当前灵活需求的激光音乐喷泉控制与仿真软件。
2 激光音乐喷泉框架
为了较好地实现灵活的模拟与仿真，本系统被设计为如下几个模块，设计图如图1所示。
(1）程控喷泉模块：它是采用已预先编写好的程序，定时循环固定或随机变化各种水形组合，若加上彩色灯光，便成为“彩色程控喷泉”。
(2）跑泉控制与仿真模块：跑泉是在电脑控制指挥下，由电磁阀按照顺序开闭来控制若干喷嘴而形成动态水形。跑泉控制器可变化几十种花型，并可改变其速度，最快响应速度为18毫秒。
(3）音乐喷泉控制模块：它是由一台集中控制器，下挂若干台喷泉控制器，以及多条跑泉控制器，组成的一个集成控制系统。
(4）音乐喷泉管理模块：它是由一台PC机作为上位机，若干台喷泉控制器和跑泉控制器作为下位机，组成的一个集成控制系统。
提供了开始、单周期、连续、停止4个按钮，分别接到控制器的4个输入接口上。另外需要4个水用电磁阀，这4个电磁阀连接到控制器的4个输出口。红黄绿蓝4组彩灯、指示灯、报警器和控制水泵的接触器也需要连接到控制器的7个输出口上，最终该系统需要11个输出口和4个输入口。表1为它们所对应的I/O口。
为了解决仿真与控制软件在编写顺序控制梯形图时基本逻辑指令编程复杂、不易理解等问题，可用顺序功能图（SFC）来编写顺序控制梯形图，该方法具有编程简单而且直观等特点。本设计采用顺序功能图（SFC）来编写控制梯形图,从验证结果上看，对比基本逻辑指令方法，具有简单、逻辑性强、效率高等优点，且出现错误时更容易检查。
3 激光音乐喷泉接口
随着技术的不断发展，应用场合的灵活性要求对应软件的接口要便于扩展和兼容，为此，在软件的接口设计上充分考虑了上述因素，下面介绍启动接口、模拟接口、控制接口的设计方案：
(1）启动接口：在启动运行时将辅助继电器M8002接通，激活状态器S0，如图2所示。
(2）模拟接口：激活状态器S20，接通Y10，接着提示等待用户选择运行模式，如图3所示。
(3）通过连接X4，激活状态器S21（若连接X3，则激活状态器S28）。让Y0、Y3、Y12通电，同时导通A组和D组的电磁阀，让A组和C组同时喷出水柱。如图4所示。
(4）让TO计时6秒，闭合T0的常开触点，激活状态器S22。让Y0、Y2、Y12通电，同时导通A组和C组的电磁阀，使A组和C组喷出水柱。如图5所示。
4 结语
激光音乐喷泉是基于传统音乐喷泉技术的进一步发展产物，是知识创新、文化创新的具体体现。当前基于传统音乐喷泉技术的相关专利较多，但是基于激光创意的音乐喷泉相关专利较少。且基本都是基于传统单片机控制模式，具有安装维护不便，使用不灵活等缺陷。
在此传统的音乐喷泉计算机辅助配乐、监控、仿真软件的改进和完善。是为最终客户设计的专业喷泉控制软件。软件采用Windows操作界面，能够实现编曲、水型配置、音乐播放、IO驱动的功能。软件结合音乐喷泉发展的实际需要，参考国外同类产品，采用先进的编程技术，是音乐喷泉控制领域的突破性产品。
通过前期调研，本研究完成了初步的需求调研和分析工作，并进行了原始设计，取得了一定的成果和突破，主要体现为：实现了音乐和水型的严格同步，支持丰富的水型，水型扩展能力强；真正的全自动音乐喷泉；出色的音乐跟随能力；实现了各种水型设备的图形化仿真。
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喷泉设计施工 篇10
1音乐喷泉的控制要求
音乐喷泉控制内容包括乐曲播放、水型控制和彩灯控制。
乐曲播放控制。由计算机播放器播放乐曲, 通过功率放大器将所选乐曲分两路输出。一路输出到音响设备, 另一路输出到A/D转换模块。输出到音响设备可完成音乐播放, 输出到A/D转换模块的信号经采样传送到PLC (可编程控制器) , 作为控制灯光和水型的原始信号。
1.1水型控制
当乐曲播放时, 水型会同步演示。乐曲播放时经采样得到的数字信号再用PLC转换成实数, 与PLC内部设定的采样值范围进行比较, 比较后得到的信号用来控制变频器高、中、低三个控制端的开关量, 调节变频器的7个频段, 最终控制潜水泵的转速。
1.2彩灯控制
与水型控制类似, 音乐信号经处理后得到的采样值范围信号也用来控制水下彩灯的动作, 使彩灯变化与音乐和喷泉喷发同步。
2系统的硬件设计
2.1整体设计
硬件系统主要由PLC、A/D转换模块、变频器、潜水泵和彩灯组成。如图1, 电脑播放器和功率放大器及音响用来播放乐曲;A/D转换模块完成对音乐信号的采集和模数转换;PLC用来对数字信号进行类型转换和比较, 并用得到的信号控制变频器和彩灯;变频器用来控制谁潜水泵的喷发速度;彩灯和潜水泵通过PLC的控制进行各种花式变换。
2.2 PLC的选型
选择PLC型号之前首先需要确定输入和输出数量。本设计中, 根据PLC的I/O节点使用原则, 不仅要满足现阶段控制要求, 还要留出几个I/O点做扩展使用。分析系统控制要求后, 确定出系统输入输出点数主要有3类:
2.2.1系统数字输入点数
本设计通过音频信号的大小来控制喷泉水柱高低, 其数字输入量则仅需要满足系统启动、停止功能。根据要求, 选择两个输入点, 即启动按钮和停止按钮。
2.2.2系统模拟量输入点数
因需要将音频信号转化成数字信号, 系统需采用一个A/D转换模块, 设计一个模拟量输入点数。
2.2.3系统数字量输出点数
系统数字量分为启动变频器开关量、变频器速度开关量和水下灯光输出。这三种点数分别为5个、12个和7个, 共计24个输出点。
根据输入点数和实际的工作需求, 选择西门子公司的S7-200型CPU 226的PLC。它具有指令丰富、内置集成功能扩展模块、有实时特性、通信能力好、可靠性高和性价比高的特点, 有24个输入点, 16个输出点, 由于该设计需24个输出点, 应再添加EM222扩展模块。在本系统中, 有一模拟量输入口, PLC再添加EM231模拟量输入模块。
2.3变频器的选型
本设计中采用QS20-20、2-5.0喷泉专用泵。根据负载要求, 综合考虑实际情况, 选择变频器型号为FR-S540。
2.4控制系统电路
控制系统主电路包括变频器和潜水泵两个主要部分, 变频器输入端STF、RL、RM、RH分别与PLC相应输出相接, 输出端接潜水泵, 设置变频器参数为三段速外部控制模式后再调整相应参数即可使用。控制电路主要为PLC的硬件接线, PLC的I/O地址分配表如表1。
3系统的软件设计
当PLC运行时, PLC先进行参数初始化, 并开始系统程序扫描。按下启动按钮后, 系统主程序将先读入7组设定数据并选择变频器, 开始计时每0.6S读一次AIW0中的值, 并将值存至累加器AC0中, 用AC0与内部设定值比较, 判断具体调用哪个子程序, 选择完子程序后, 运行子程序, 结束。图2是主程序流程图。
在主程序流程中, 选择变频器时, 通过加法指令将C0+3存入寄存器VW200中, C0按计数器设定值递增;再用除法指令将VW200除以4, 将结果存入VD500中;运算得出VW500中所存余数, 余数为0时, 选择变频器1;为1时, 选择变频器2;为2时, 选择变频器3;为3时, 选择变频器4。图3为变频器选择流程图。
当累加器和内部设定值比较后, 根据结果选择调用7个子程序中的一个。7个子程序流程类似, 每调用一子程序, 对应的将数据输出到四个变频器, 四个变频器组成一循环过程, 动作相差0.6S, 这样就可实现对用喷水高低表达音乐旋律变化。
参考文献
[1]陈金艳, 王浩.可编程控制器技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2010.
