Светомузыкальный фонтан

Прототипом светомузыкального фонтана явилось сооружение, установленное на острове «Юность» в г.Иркутске, которое состоит из мощного водяного насоса в несколько десятков киловатт, форсунок фонтанов с электрическими приводами задвижек. Подача воды в фонтаны происходит по команде программного устройства. Высота фонтана достигает 15-20 метров, с общим расходом воды 10 -30 тонн в минуту. Вода после использования возвращается в протоку реки Ангары, откуда вновь закачивается. На заборной трубе установлены фильтры защиты от проточных осадков.

В ночное время фонтаны подсвечены мощными прожекторами с цветными фильтрами.

Вся электрическая аппаратура и программное устройство установлены в отдельном щите и соединена с двигателями и задвижками влагозащищённым проводом.
Выполнить такое устройство в бытовых условиях практически невозможно из-за цены и массы используемого оборудования.

Схемное решение проще решить используя водяные помпы для аквариумов - небольшая цена, разная производительность насосов помп позволяет выполнить фонтан для любого, по площади, помещения.

При малых габаритах, низком энергопотреблении и большой производительности помпа может устанавливаться в искусственных бассейнах коттеджей, больниц и фонтанов курортов.

Воздух в помещении при использовании помпы увлажняется, шум падающей воды имитирует шум водопада, что создаёт лечебный эффект и положительное воздействие на восстановление нервной системы человека.

Характеристики водяных помп типа MAGI разных модификаций сведены в таблицу:
Напряжение питания 220 Вольт
Потребляемая мощность от 5 до 20 Ватт
Производительность 200 – 1000 литров в час
Высота подачи воды насосом помпы 20-80 см
Чувствительность с внешней синхронизации 0.5-1 Вольт.

В состав помпы входит пластмассовый ударопрочный корпус, в верхней части которого расположен влагозащищённый электродвигатель - насос, ниже установлены съёмные картриджи фильтров грубой и тонкой очистки воды от механических, биологических и химических примесей.

Допускается работа помпы при полном погружении в воду бассейна.
Лопасть нагнетательного насоса заключена в форму с конусом для подключения шланга подачи воды. Вся конструкция легко разбирается для профилактики и ремонта
При использовании помпы для создания фонтанов фильтр тонкой очистки временно удаляется для снижения сопротивления жидкости, производительность подачи воды заметно возрастает. В комплект аксессуаров помпы входят все необходимые трубки и шланги для забора воды из бассейна.

 Для светового оформления фонтана он дополнительно оборудован светодиодными гирляндами четырёх цветов: красного, зеленого, жёлтого и оранжевого. Гирлянды установлены непосредственно в бассейне. Изменение яркости происходит при суммировании выходных уровней цифрового счётчика и импульсов генератора мерцания. Последовательность импульсов счёта создает генератор импульсов.

Принципиальная схема устройства светомузыкального фонтана позволяет в ручном и автоматическом режиме регулировать высоту фонтана и переключать гирлянды в двоичном коде. Низковольтное питание светодиодов допускает их установку непосредственно в воде бассейна. Коммутирование цветомузыкального оформления выполнено с переключением каналов в двоичном счёте, с управлением как от внутреннего генератора, так и от внешнего сигнала, с подключением устройства системы к выходному усилителю аудио аппаратуры.

Электробезопасность устройства обеспечивается установкой приборов гальванической развязки схемы устройства от электросети.

Принципиальная схема представляет цифровое устройство, состоящее: из генератора частоты на элементах цифровой микросхемы DD1.1 и DD1.2, генератора мерцания гирлянд на элементах DD1.3, DD1.4, двоичного счетчика DD2 и элементов управления работой гирлянд и двигателя насоса помпы VT2- VT5. С выходов счётчика импульсы в двоичном коде через ограничительные резисторы R7-R10 поступают на входа мощных транзисторов VT2-VT4. Генератор мерцания на элементах DD1.3,DD1.4 создаёт на входе 2,3DD2 перепады импульсного напряжения периодически переключая выходы счётчика DD2. Для интеграции длительности импульсов на выходе (8) DD1.4 установлена RC цепь R6,C3. Часть сигнала двоичного кода, с выхода счётчика, через разделительные диоды VD1 –VD4 подаётся на узел регулятора оборотов двигателя насоса, состоящего из оптопары DA2, которая управляет задержкой угла открытия симистора VS1. В анодную цепь симистора включен электродвигатель помпы –«М1».

Увеличение оборотов электродвигателя М1 водяного насоса происходит автоматически с ростом яркости гирлянд, при этом помпа имеет предельную производительность при максимальном напряжении на электродвигателе насоса.
Питание принципиальной схемы устройства происходит от электросети через понижающий трансформатор Т1 и диодный мост VD5.

Для снижения помех от работы симисторного преобразователя в схему введены элементы снижения уровня помех - конденсатор сетевого фильтра С9.

Элементы цифровой микросхема DD1 в устройстве выполняет функцию «И-НЕ» - логического умножения с последующим инвертированием результата. При совпадении логических единиц на всех входах элемента на выходе появляется логический ноль. Любые другие комбинации входных логических состояний приводит к формированию на выходе логической единицы. В состав микросхемы DD1 входит четыре элемента «2 И-НЕ», что позволяет собрать два генератора.

Микросхема DD2 представляет собой цифровой счётчик, который содержит четыре регистра памяти и является делителем частоты. Результаты счёта в двоичном коде снимаются с выходов Q1,Q2,Q4,Q8.

Счётчик имеет два установочных входа 2 и 3,при подаче на них высоких уровней напряжения все внутренние триггеры переходят в нулевое состояние и счёт прекращается. Состояние логических уровней на выходе счётчика на микросхеме DD2 представляет собой двоичный эквивалент десятичного числа.

На элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы DD1 и транзисторе VT1 выполнен генератор импульсов с частотой несколько десятков герц, частота и
скважность зависит от номиналов резисторов R2, R3 и ёмкости конденсатора С1, при синхронизации от внешнего источника сигнала элементами DD1.1, DD1.2 формируется импульс, достаточный для переключения регистров счётчика на микросхеме DD2.

Принципиальная схема устройства не содержит дефицитных радиодеталей. Резисторы установлены мощностью 0,125 ватта типа МЛТ или С-29, резистор R16 установлен на мощность не менее ватта. Конденсаторы типа К50 и КМ, С9 типа К73 на напряжение не ниже 400 вольт. Регулировочные резисторы R2 R3,R5 типа СП-3.
Цифровые микросхемы применимы из серии К155, К555.

Транзисторы установлены обратной проводимости типа КТ312, КТ315 - мощные можно заменить, на КТ817 Б. Диоды желательно установить малогабаритные типа Д9, Д310, диодный мост VD5 на КД213Б. Сетевой трансформатор Т1 на вторичное напряжение 9-12 вольт типа ТПП112-6,ТН-2, ТН-4. Насос использован наибольшей производительности типа MAGI -700 или MAGI- 1000. В инструкции подробно, в виде картинок, указано на порядок установки и обслуживание помпы насоса.

Схема собрана на печатной плате размерами 80*55, ввиду небольшой мощности электродвигателя насоса, симистор установлен без радиатора.

Правильно собранная схема светомузыкального фонтана начинает работать сразу, резистором R2 подбирается необходимая скважность - отношение интервала, когда на выходе элемента DD1.2 присутствует напряжение к полному периоду импульса.

Резистором R3 выставляется приемлемая частота работы генератора - времени заряда и разряда конденсатора С1 через пороговое устройство на транзисторе VT1 и элементе DD1.1. При синхронизации работы счетчика от внешнего источника сигнала, устройство следует подключить к динамику магнитофона или выходу усилителя, а тумблер SA1 перевести в левое, по схеме, положение. При этом транзистор VT1 используется как предварительный усилитель, а элементы микросхемы DD1.1 и DD1.2 будут работать в режиме формирования сигнала счёта.

Проверить работу симисторного регулятора возможно, соединив вывод 3 оптопары DA2 с минусом шины питания через резистор 1 кОм.

Четыре гирлянды выполнены на светодиодах одного типа, но разного цвета свечения. Желтые или оранжевые светодиоды желательно заменить на светодиоды синего свечения, большей стоимости.

Водяную помпу и гирлянды светодиодов устанавливают в резервуар с водой типа бассейна или большого аквариума. Светодиоды крепятся ко дну резервуара, а насос на боковую стенку - заводскими присосками. Спрей выхода воды необходимо развернуть отверстиями вверх для создания фонтана.

При использовании бассейна с аквариумными рыбками фильтры засоряются отходами жизнедеятельности и их периодически нужно промывать, в ином случае напор фонтанов снизится.

Для отключения устройства в ночное время, дополнительно, в схему можно ввести фотореле, выполненное по статьям опубликованным в журнале. Помпы типа MAGI продаются в аквариумных магазинах.

Печатная плата с элементами схемы монтируется в пластмассовом корпусе от заводского блока питания, для подключения сетевого шнура помпы к схеме, на корпусе установлено гнездо. Предохранитель FU1 и выключатель SA2 используются любой комплектации.

Теги:

• Sprint-Layout