喷泉控制系统的制作方法

本发明涉及喷泉智能控制领域，具体而言，涉及一种喷泉控制系统。

背景技术：

现有技术中对喷泉的控制需通过很多复杂的控制器件来分别进行水压、灯光、转动等控制，但是这种分别进行控制对于控制数量庞大且变化复杂的喷泉来说，这个系统的设计和操作将会变得非常繁琐及困难，并且其控制系统的设计成本较高，无法满足大众的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种喷泉控制系统，其能够改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种喷泉控制系统，所述喷泉控制系统包括控制器、水平方向电机驱动器以及垂直方向电机驱动器，所述控制器包括dmx信号输入接口、第一电机控制信号输出接口、第二电机控制信号输出接口、水泵控制信号输出接口以及灯具控制信号输出接口，所述dmx信号输入接口用于与控制终端连接，所述第一电机控制信号输出接口与所述水平方向电机驱动器连接，所述第二电机控制信号输出接口与所述垂直方向电机驱动器连接，所述水平方向电机驱动器用于与第一电机连接，所述第一电机用于与喷头的水平转轴连接，所述垂直方向电机驱动器用于与第二电机连接，所述第二电机用于与喷头的垂直转轴连接，所述水泵控制信号输出接口用于与水泵装置连接，所述灯具控制信号输出接口用于与灯具连接；所述控制器的dmx信号输入接口接收所述控制终端发送的dmx信号；所述控制器根据所述dmx信号从所述第一电机控制信号输出接口输出第一电机控制信号至所述水平方向电机驱动器，以使所述水平方向电机驱动器根据所述第一电机控制信号驱动所述第一电机控制所述水平转轴转动进而带动所述喷头在水平方向上移动；所述控制器根据所述dmx信号从所述第二电机控制信号输出接口输出第二电机控制信号至所述垂直方向电机驱动器，以使所述垂直方向电机驱动器根据所述第二电机控制信号驱动所述第二电机控制所述垂直转轴转动进而带动所述喷头在垂直方向上移动；所述控制器根据所述dmx信号从所述灯具控制信号输出接口输出灯具控制信号至所述灯具，以使所述灯具根据所述灯具控制信号进行灯光变换；所述控制器根据所述dmx信号从所述水泵控制信号输出接口输出水泵控制信号至所述水泵装置，以使所述水泵装置根据所述水泵控制信号控制所述喷头的水压。

在本发明较佳的实施例中，所述喷泉控制系统还包括变频器，所述变频器与所述控制器的水泵控制信号输出接口连接，所述变频器还与所述水泵装置连接。

在本发明较佳的实施例中，所述控制器还包括dmx通道设定电路，所述dmx通道设定采用拨码开关。

在本发明较佳的实施例中，所述喷泉控制系统还包括声卡器、功放和音响，所述声卡器与所述控制器连接，所述声卡器与所述功放连接，所述功放与所述音响连接。

在本发明较佳的实施例中，所述喷泉控制系统还包括与所述声卡器连接的音频控制器。

在本发明较佳的实施例中，所述水泵装置包括喷头的喷管、水泵和电池，所述水泵与所述控制器的水泵控制信号输出接口连接，所述水泵和所述电池连接，所述电池与所述控制器连接，所述水泵的出水口连接所述喷管。

在本发明较佳的实施例中，所述控制器设有电源开关，以控制所述控制器工作。

在本发明较佳的实施例中，所述喷泉控制系统还包括太阳能供电模块，所述太阳能供电模块与所述控制器连接。

在本发明较佳的实施例中，所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器以及逆变器，所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池板和所述逆变器连接，所述逆变器与所述控制器连接。

在本发明较佳的实施例中，所述太阳能供电模块还包括蓄电池，所述蓄电池和所述太阳能控制器电连接。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供一种喷泉控制系统，所述喷泉控制系统包括控制器、水平方向电机驱动器以及垂直方向电机驱动器，通过所述控制器的dmx信号输入接口接收所述控制终端发送的dmx信号，所述控制器根据所述dmx信号从所述第一电机控制信号输出接口输出第一电机控制信号至所述水平方向电机驱动器，以使所述水平方向电机驱动器根据所述第一电机控制信号驱动所述第一电机控制所述水平转轴转动进而带动所述喷头在水平方向上移动，并且所述控制器根据所述dmx信号从所述第二电机控制信号输出接口输出第二电机控制信号至所述垂直方向电机驱动器，以使所述垂直方向电机驱动器根据所述第二电机控制信号驱动所述第二电机控制所述垂直转轴转动进而带动所述喷头在垂直方向上移动；再者，所述控制器根据所述dmx信号从所述灯具控制信号输出接口输出灯具控制信号至所述灯具，以使所述灯具根据所述灯具控制信号进行灯光变换；所述控制器根据所述dmx信号从所述水泵控制信号输出接口输出水泵控制信号至所述水泵装置，以使所述水泵装置根据所述水泵控制信号控制所述喷头的水压。本发明中通过一个控制终端发送的dmx信号即可实现对喷泉的二维转动、灯光以及水压等进行控制，降低了喷泉控制的复杂度，节约了运用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种喷泉控制系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种多个控制器的连接示意图；

图3为本发明实施例提供的一种控制器的内部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种喷泉控制系统的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种太阳能供电模块的结构框图。

图标：10-控制终端；100-喷泉控制系统；110-控制器；111-dmx信号输入接口；112-第一电机控制信号输出接口；113-第二电机控制信号输出接口；114-水泵控制信号输出接口；115-灯具控制信号输出接口；120-水平方向电机驱动器；130-垂直方向电机驱动器；140-水泵装置；150-第一电机；160-第二电机；171-声卡器；172-功放；173-音响；180-太阳能供电模块；182-太阳能电池板；184-太阳能控制器；186-逆变器；188-蓄电池。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种喷泉控制系统100的结构框图，所述喷泉控制系统100包括控制器110、水平方向电机驱动器120以及垂直方向电机驱动器130，所述控制器110包括dmx信号输入接口111、第一电机控制信号输出接口112、第二电机控制信号输出接口113、水泵控制信号输出接口114以及灯具控制信号输出接口115，所述dmx信号输入接口111用于与控制终端10连接，所述第一电机控制信号输出接口112与所述水平方向电机驱动器120连接，所述第二电机控制信号输出接口113与所述垂直方向电机驱动器130连接，所述水平方向电机驱动器120用于与第一电机150连接，所述第一电机150用于与喷头的水平转轴连接，所述垂直方向电机驱动器130用于与第二电机160连接，所述第二电机160用于与喷头的垂直转轴连接，所述水泵控制信号输出接口114用于与水泵装置140连接，所述灯具控制信号输出接口115用于与灯具连接。

其中，控制终端10用于向控制器110发送dmx(digitalmultipiex，数字多路复用)信号。

所述控制终端10可以是个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、可穿戴设备等终端。在本实施例中，所述控制终端10为pc终端。

当然，控制终端10还可向喷泉控制系统100发送包含dmx包的其他协议信号，例如所述dmx信号，不仅仅是简单的dmx协议，其他的诸如art-net协议的这种包含dmx数据包的协议均应包含在本发明的保护范围内。

本发明实施例中使用dmx512协议进行信号的传输，dmx512协议是一种灯光控制器110与灯具设备进行数据传输的标准，它包括电气特性、数据协议、数据格式等方面的内容。

每一个dmx控制字节叫做一个指令帧，称作一个控制通道，可以控制灯光设备的一个或几个功能，一个dmx指令帧由1个开始位、8个数据位和2个结束位功11位构成，采用单向异步串行传输。

由于dmx数据中的多个字节为一组数据，每一个喷头只使用一组数据，针对不同的喷头，这一组数据占据的字节数会有所不同，不同的喷头要对应不同的dmx地址，假设一个喷头占用9个字节，该控制器110上可设置有9为拨码开关，这9为拨码开关可以实现512字节的dmx的选址，因此，一个dmx包可以控制至少56个喷头。

所述控制器110通过器dmx信号输入接口111接收所述控制终端10发送的dmx信号。

所述控制器110根据所述dmx信号从所述第一电机控制信号输出接口112输出第一电机控制信号至所述水平方向电机驱动器120，以使所述水平方向电机驱动器120根据所述第一电机控制信号驱动所述第一电机150控制所述水平转轴转动进而带动所述喷头在水平方向上移动。

所述控制器110根据所述dmx信号从所述第二电机控制信号输出接口113输出第二电机控制信号至所述垂直方向电机驱动器130，以使所述垂直方向电机驱动器130根据所述第二电机控制信号驱动所述第二电机160控制所述垂直转轴转动进而带动所述喷头在垂直方向上移动。

该控制器110可对接收的dmx信号进行解码后产生第一电机控制信号、第二电机控制信号、水泵控制信号以及灯具控制信号等控制信号，从而驱动相应的执行机构(如水平方向电机驱动器120、垂直方向电机驱动器130、水泵装置140、灯具等)，从而控制喷头的摇摆位置、喷水高度、灯光效果等。

基于dmx协议，喷头的各执行机构分别使用dmx协议下的不同通道，通过改变dmx有效数值而产生不同的执行结果，使用统一的协议有利于降低喷泉设计组态和控制难度，只需要了解dmx协议与各执行部件的执行效果之间的关系即可，相比传统控制而言，控制系统和控制方式都得到了简化。

所述控制器110还包括dmx通道设定电路，所述dmx通道设定采用拨码开关，通过拨码开关的组合状态来确定该控制器110的dmx通道地址。

定义某个dmx通道的数据为第一电机控制信号、第二电机控制信号、水泵控制信号以及灯具控制信号。由于dmx信号以“帧”为单位，每帧数据包含有512个dmx通道的数值，即dmx协议提供有512个可供定义的控制信号类型，并且每帧数据中均包含有这512个信号类型的dmx信号数值，从而可以同时驱动这512个所定义的受控通道。将所有各种dmx信号通过预先编辑，则可以实现对喷头的自动控制，展现出美妙的喷泉效果。

具体地，例如，定义dmx通道n(n是基于dmx通道设定地址再自定义得到)的dmx数值为第一电机150的正反转信号，并对其作进一步的定义，当dmx的数值在0-127之间时，第一电机150正转，在128-255之间时第一电机150反转。

定义dmx通道n+1的dmx数值为第二电机160的转动角度控制信号，并进一步定义，dmx的数值与第二电机160驱动脉冲的个数成线性关系，从而与带动的喷头的移动成线性关系。

通过上述设置，可实现基于dmx信号控制的喷头的水平方向和垂直方向的移动，如设计人员可通过在通道1输出dmx数值为200，通道2输出dmx数值为128，受这两个通道控制的第一电机150和第二电机160带动喷头在xy平面旋转一个角度，从而可实现喷头能在二维空间进行转动。

所述控制器110根据所述dmx信号从所述水泵控制信号输出接口114输出水泵控制信号至所述水泵装置140，以使所述水泵装置140根据所述水泵控制信号控制所述喷头的水压。

另外，所述喷泉控制系统100还包括变频器，所述变频器与所述控制器110的水泵控制信号输出接口114连接，所述变频器还与所述水泵装置140连接。

变频器用于改变电机工作电源频率方式来控制交流电机的电力控制设备，变频器靠内部igbt的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。

还可定义x通道的dmx数值为变频器的水泵控制信号，并进一步定义，dmx的数值与变频器的电流控制信号(即水泵控制信号)成线性关系，也就是与变频器的运行频率成线性关系，当dmx数值为0时，控制器110输出的变频器控制电流为4ma，当dmx数值为255时，控制器110输出的变频器控制电流为20ma。通过控制电流的变化，引起变频器的运行频率变化，从而通过水泵装置140控制喷头的喷水高度。

本发明通过引入基于dmx信号的变频器控制实现喷水高度的可控。

所述控制器110根据所述dmx信号从所述灯具控制信号输出接口115输出灯具控制信号至所述灯具，以使所述灯具根据所述灯具控制信号进行灯光变换。

可定义dmx通道m的dmx数值为灯具的灯具控制信号，并进一步定义，dmx的数值与灯具的电流控制信号(即灯具控制信号)成线性关系，也就是与灯具的运行频率成线性关系。如当dmx数值为0时，控制器110输出的灯具控制电流为4ma，当dmx数值为255时，控制器110输出的灯具控制电流为20ma，从而通过控制电流的变化，引起灯具的运行频率变化，从而控制灯具显示不同的亮度。

所以，采用dmx信号来统一集中控制的方法，将极大降低控制的复杂度，增强喷泉的和谐统一性。

当然为了实现对不同喷泉的控制，还可以使用多个控制器110，该多个控制器110可以如图2所示的方式进行连接，控制器110之间的连接方式是b->a，例如，有三个编号为1,2,3的控制器110，那么只需要第一个控制器110的a口连接控制终端10，用于接收dmx信号，其他控制器110以b->a方式连接，所以，不同的控制器110需要不同的dmx地址，才能控制不同的喷泉，dmx地址来源于每个控制器110的拨码开关。

对于不同的喷泉，控制参数可能有所不同，控制参数所占用的字节大概在6-20个字节左右，图2中的n即代表控制一个喷泉需要占用的dmx通道数，图2中的m代表一共可串联的最大控制器110数量，m＝512/n，g的拨码开关之所以是9位，就是对应2^9＝512。

控制器110采用基于atmel4e8e芯片设计，其内部设计如图3所示，其中a端口作为dmx信号输入接口111，可接收来自控制终端10的dmx信号，将dmx信号通过adm682e隔离芯片，发送至atmel4e8e的处理器。b端口作为dmx信号的输出端口，可以实现多个控制器110的串联，共用同一组dmx数据。g端口作为拨码开关，用于提供dmx地址。e端口是x9c103siz电位器的输出口，即水泵控制信号输出接口114，可输出不同的电压值调节水泵装置140。c，d端口为电机驱动器的控制脉冲输出口，即第一电机控制信号输出接口112和第二电机控制信号输出接口113，通过分别对应向第一电机150驱动器和第二电机160驱动器发送脉冲数据，从而控制喷头的二维转动。

当然，该控制器110中集成有多个电路模块，如dmx地址拨码解析模块、dmx数据接收比较模块、dmx数据分析模块以及pwm中断处理和定时器中断处理模块。

其中，dmx地址拨码解析模块，使用dmx数据中的多个字节为一组数据，每一个喷头只使用一组数据，针对不同的喷泉，这一组数据占据的字节数会有所不同。

不同的喷头要对应不同的dmx地址，假设我们的一个喷头占用9个字节，硬件方案设计中的9位拨码开关可以实现512字节的dmx的选址，对这些引脚进行电平的读取，另外在每次接收到新的dmx命令的时候也会对拨码进行读取，从而确定该快控制器110使用的是dmx数据中512个字节中的哪9个字节。因此，一个dmx包可以控制至少56个喷头。

dmx数据接收比较模块，由于dmx数据是每10ms发送一次，控制器110会对相同的命令进行过滤，实现这个功能是通过将512字节保存在缓冲区中，前后包进行比较。如果数据不同，才进入dmx数据分析模块，否则重新循环接收dmx数据。

dmx数据分析模块，使用dmx数据中的多个字节分别控制水压、喷头水平位移、喷头的垂直位移、喷头的转动速度、电机驱动器的细分度、喷头电机的减速比、特殊命令cmd等参数。dmx数据分析模块会对当前位置和目标位置进行比较，从而得到转动方向和角度，角度会决定pwm产生多少脉冲，方向会决定方向引脚的电平。

水压的参数也会决定定时器产生的脉冲数，从而让电位器给出一个合理的电压值来控制连接变频器的水泵装置140。

pwm中断处理和定时器中断处理模块，喷头在二维运动中，有加速、减速、匀速运动的区别，这些复杂的操作过程是通过设定电机运动的状态参数和模式参数来实现的，转动指定的脉冲数之后，要停止pwm，这些将在pwm中断中进行处理。电位器的脉冲是通过定时器来产生脉冲的，脉冲停止也是在定时器脉冲中实现。

另外，所述水泵装置140包括喷头的喷管、水泵和电池，所述水泵与所述控制器110的水泵控制信号输出接口114连接，所述水泵和所述电池连接，所述水泵的出水口连接所述喷管，所述喷管用于进行喷泉。

所述电池还可以用于给控制器110供电，控制器110上还可设有充电接口，以对电池进行充电。

所述控制器110设有电源开关，以控制所述控制器110工作，该电源开关可以外露设置。

作为一种实施方式，请参照图4，为了实现喷泉的多功能，所述喷泉控制系统100还包括声卡器171、功放172和音响173，所述声卡器171与所述控制器110连接，所述声卡器171与所述功放172连接，所述功放172与所述音响173连接。通过控制器110输出音乐控制信号控制音响173进行音乐播放，以使喷泉和音乐同步，

为了避免播放音乐时音质被干扰，可以再给声卡器171连接一个音频控制器110，避免音乐被周围环境干扰，使音效更加清晰流畅。

请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种太阳能供电模块180的结构框图，为了提高控制器110的用电效率，以及节省人工布线供电的成本，所述喷泉控制系统100还包括太阳能供电模块180，所述太阳能供电模块180与所述控制器110连接。

所述太阳能供电模块180包括太阳能电池板182、太阳能控制器184以及逆变器186，所述太阳能控制器184分别与所述太阳能电池板182和所述逆变器186连接，所述逆变器186与控制器110连接。

所述太阳能供电模块180还包括蓄电池188，所述蓄电池188和所述太阳能控制器184电连接。

其中，采用太阳能供电模块180能吸收太阳光，将太阳能转换为电能，并为系统中的用电装置提供电能，具体的，在太阳能供电模块180中，在有太阳光照射时，太阳能电池板182可以直接向控制器110供电，同时将一部分电量提供给蓄电池188，以使蓄电池188存储电量，在无日照或者阴雨天时，向用电装置供电。

其中，所述太阳能电池板182的作用是将太阳的辐射能量转换为电能，该电能一方面被传输到蓄电池188存储起来，另一方面用于推动控制器110工作。

作为一种方式，所述太阳能控制器184的作用是控制整个太阳能供电模块180的工作状态，并对蓄电池188起到过充电保护、过放电保护的作用。由于太阳能电池板182的电能不是按照需求量的进行发电的，而是无法控制的，其中，该蓄电池188在处于满容量或者基本满容量时，太阳能控制器184能保护蓄电池188不过充电和保护太阳能供电模块180输出的电压不超过所述控制器110允许的电压范围。同时，该蓄电池188在深度放电后，太阳能电池板182不会因蓄电池188需要充电而多发电，从而导致蓄电池188的使用寿命变短，即该太阳能控制器184能防止所述蓄电池188过度放电。

其中，所述蓄电池188的作用是在有光照时，将太阳能电池板182所提供的多余的电能存储起来，到需要的时候再释放出来，该蓄电池188能使其太阳能供电模块180实现对所述控制器110的不间断供电，可以确保用电装置在阴雨天时仍然有足够的电可用。作为一种方式，该蓄电池188一般为铅酸电池，小微型系统中，也可以为镍氢电池、镍镉电池或锂电池等等。

其中，所述逆变器186的作用是将直流电转换成交流电给所述控制器110提供不同等级的电压。根据实际需要的耗电量，来确定提供的电压的大小，例如输出220v或者110v等不同电压的交流电。

综上所述，本发明实施例提供一种喷泉控制系统100，所述喷泉控制系统100包括控制器110、水平方向电机驱动器120以及垂直方向电机驱动器130，通过所述控制器110的dmx信号输入接口111接收所述控制终端10发送的dmx信号，所述控制器110根据所述dmx信号从所述第一电机控制信号输出接口112输出第一电机控制信号至所述水平方向电机驱动器120，以使所述水平方向电机驱动器120根据所述第一电机控制信号驱动所述第一电机150控制所述水平转轴转动进而带动所述喷头在水平方向上移动，并且所述控制器110根据所述dmx信号从所述第二电机控制信号输出接口113输出第二电机控制信号至所述垂直方向电机驱动器130，以使所述垂直方向电机驱动器130根据所述第二电机控制信号驱动所述第二电机160控制所述垂直转轴转动进而带动所述喷头在垂直方向上移动；再者，所述控制器110根据所述dmx信号从所述灯具控制信号输出接口115输出灯具控制信号至所述灯具，以使所述灯具根据所述灯具控制信号进行灯光变换；所述控制器110根据所述dmx信号从所述水泵控制信号输出接口114输出水泵控制信号至所述水泵装置140，以使所述水泵装置140根据所述水泵控制信号控制所述喷头的水压。本发明中通过一个控制终端10发送的dmx信号即可实现对喷泉的二维转动、灯光以及水压等进行控制，降低了喷泉控制的复杂度，节约了运用成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。