• Nhạc nước tự động, các hiệu ứng vòi phun nước được lập trình tự động theo tiếng nhạc, tùy thuộc vào độ cao thấp của âm thanh mà cho ra những hiệu ứng khác nhau và áp dụng cho mọi bài h
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Trang 3NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
nhạc nước
Số trang: 82 Số chương: 04 Số tài liệu tham khảo: 3
Hiện vật: 02 quyển báo cáo, 02 đĩa CD và Mô hình hệ thống nhạc nước NHẬN XÉT
Kết luận:
Nha Trang, ngày… tháng … n ăm…
Cán bộ hướng dẫn
Trang 4PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI
nhạc nước
Số trang: 82 Số chương: 04 Số tài liệu tham khảo: 3
Hiện vật: 02 quyển báo cáo, 02 đĩa CD và Mô hình hệ thống nhạc nước NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
Kết luận:
Điểm phản biện
B ằng số B ằng chữ
Điểm chung
B ằng số B ằng chữ
Nha Trang, ngày… tháng … n ăm…
Cán bộ phản biện
(Kí và ghi rõ h ọ tên)
Nha Trang, ngày … tháng … n ăm …
Chủ tịch hội đồng
(Kí và ghi rõ h ọ tên)
Trang 5LỜI NÓI ĐẦU - -
Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, để đưa nền kinh tế phát triển với tốc độ cao nhằm sánh vai cùng với các quốc gia phát triển trên thế giới, trong đó lĩnh vực tự động hóa đóng vai trò rất quan trọng
Cơ - Điện tử là ngành khoa học tổng hợp liên ngành của cơ khí chính xác, điện
tử, điều khiển và tư duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sản phẩm Đây là ngành rất quan trọng và không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ điều khiển kỹ thuật số và điều khiển bằng máy tính vào trong các lĩnh vực công nghiệp và giải trí là việc ứng dụng các máy móc Điều này dẫn đến việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các máy điều khiển số là một điều tất yếu trong công cuộc công nghệp hóa hiện đại hóa đất nước
Theo xu hướng đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống mô hình Nhạc Nước là một thành công, đây là loại hình nghệ thuật độc đáo và hiện đại nó mang lại cảm giác thư giãn cho các bạn sinh viên và du khách tham quan
Từ những cơ sở trên, em quyết định chọn tài “Thiết kế và chế tạo bộ chuyển đổi tín hiệu trong mô hình hệ thống nhạc nước” làm đề tài nghiên cứu
Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thiện hệ thống nhưng còn nhiều khó khăn về tài chính cũng như kiến thức nên không tránh khỏi những thiếu sót Mong nhận được sự đóng góp của Quý thầy cô Chúng em xin chân thành cảm ơn
thầy Trần Ngọc Nhuần, thầy Nguyễn Văn Định và các thầy trong bộ môn Cơ điện
tử đã giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp Cuối cùng chúng em
xin chân thành cảm ơn các thầy!
Nha Trang, tháng 6 năm 2013 Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Nội
Trang 6MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 6
DANH MỤC CÁC HÌNH 6
DANH MỤC CÁC BẢNG 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHẠC NƯỚC 11
1.1.Giới thiệu hệ thống nhạc nước 11
1.2.Một số hệ thống nhạc nước điển hình 16
1.3.Nguyên lí của hệ thống nhạc nước 22
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23
2.1.Phương pháp nghiên cứu 23
2.2.Nguyên lý hoạt động hệ thống nhạc nước trong mô hình 23
2.3.Mục đích và yêu cầu của đề tài 24
2.3.1.Mục đích 24
2.3.2.Yêu cầu 24
2.4.Phương án thiết kế 25
2.4.1.Phương án 1 25
2.4.1.1.Nguyên lí ho ạt động 26
2.4.1.2 Ưu điểm 26
2.4.1.3.Nh ược điểm 26
2.4.2.Phương án 2 26
2.4.2.1.C ấu tạo và nguyên lí hoạt động 27
2.4.2.2 Ưu điểm 27
Trang 72.4.2.3.Nh ược điểm 27
2.4.3.Phương án 3 27
2.4.3.1.C ấu tạo và nguyên lí hoạt động 28
2.4.3.2 Ưu điểm 28
2.4.3.3.Nh ược điểm 28
2.5.Thiết kế, chế tạo phần cơ khí 29
2.5.1.Các thiết bị cơ khí sử dụng 29
2.5.2.Bản vẽ các thiết bị cơ khí 31
2.5.2.1.Giá đỡ 31
2.5.2.2 Ống dẫn 32
2.5.2.3.L ắp van vào ống dẫn 32
2.5.3 Các bước thiết kế 33
2.6.Lựa chọn phần thiết bị điện 33
2.6.1 Nguồn(Biến áp): Biến áp sử dụng áp 24VAC và 12VDC 34
2.6.2 Van điện từ ϕ 13: 35
2.6.3 Van điện từ ϕ 17: 36
2.6.4 Van điện từ ϕ 21: 37
2.6.5 LED 39
2.6.6.Máy bơm chìm mini HSM220-1.10-26 39
2.7.Thiết kế, chế tạo phần điều khiển 40
2.7.1.Cơ sở lý thuyết 40
2.7.1.1.Gi ới thiệu họ vi điều khiển AVR 40
2.7.1.2.LM7805 46
2.7.1.3.LM324 46
Trang 82.7.1.4.MOC3020 48
2.7.1.5.Tranzito C1815 49
2.7.1.6.Triac 49
2.7.2.Lựa chọn bộ chuyển đổi tín hiệu âm thanh(nhạc) 50
2.7.2.1.Module c ảm biến âm thanh YWROBOT 50
2.7.2.2.C ảm biến âm thanh dùng microphone 52
2.7.2.3.C ảm biến cường độ nhạc bằng LED nháy theo nhạc và quang trở 54
2.7.3.Thiết kế 54
2.7.3.1.M ạch điều khiển 54
2.7.3.2.Ch ương trình điều khiển trên MCU 65
CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 67
3.1.Chuẩn bị 67
3.2.Thi công và lắp ráp 67
3.2.1.Vẽ mạch in 67
3.2.2.In mạch lên mạch đồng 68
3.2.3.Hàn linh kiện và kiểm tra mạch 69
3.2.4.Lắp ráp các mạch lên vào hệ thống 69
3.3.Sản phẩm thực tế 69
3.3.1.Hình ảnh các mạch 69
3.3.2 Các chi tiết cơ khí 71
3.4.Cho chạy thử và kiểm nghiệm độ ổn định 72
3.4.1.Kiểm tra trước khi đưa vào hoạt động 72
3.4.1.1.Ki ểm tra nguồn 72
3.4.1.2.Ki ểm tra mạch công suất 72
Trang 93.4.1.3.Ki ểm tra phần cơ khí 73
3.4.2.Cài đặt các thông số 74
3.5.Bảng thông số sau khi chạy thử hệ thống 75
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 76
4.1.Kết luận 76
4.1.1.Kết quả đạt được 76
4.1.2.Kết quả chưa đạt được 76
4.2.Đề xuất 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
PHỤ LỤC 79
Trang 10DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Đài phun nước ở Nhật Bản 12
Hình 1.2 Đài phun nước ở Bellagio (Las Vegas, Mỹ) 13
Hình 1.3 Đài phun nước ở Bacelona, Tây Ban Nha 14
Hình 1.4 Đài phun nước cầu vồng ánh trăng ở Seoul, Hàn quốc 15
Hình 1.5 Đài phun nước nhảy múa (Dubai) 15
Hình 1.6 Đài phun nước Wealth (Singapore) 16
Hình 1.7 Đài phun nước Versailles 17
Hình 1.8 Nh ạc nước Dubai 18
Hình 1.9 Nh ạc nước Vinpearl Land 19
Hình 1.10 Nh ạc nước sân vườn 21
Hình 1.11 Nh ạc nước tại Hồ Núi Cốc 21
Hình 1.12 Nh ạc nước Tuần Châu – Vịnh Hạ Long 22
Hình 2.1 S ơ đồ tổng quát hệ thống nhạc nước 24
Hình 2.2 Mô hình h ệ thống nhạc nước phương án 1 26
Hình 2.3 Mô hình h ệ thống nhạc nước phương án 2 27
Hình 2.4 Mô hình h ệ thống nhạc nước phương án 3 29
Hình 2.5 Nhôm ống hộp 30
Hình 2.6 Ống nhựa PVC 31
Hình 2.7 Ống nối 31
Hình 2.8 Ống mềm và đầu bịt 31
Hình 2.9 Giá đỡ mô hình nhạc nước 32
Hình 2.10 B ản vẽ chế tạo giá đỡ mô hình nhạc nước 32
Trang 11Hình 2.11 Ống dẫn nước 33
Hình 2.12 B ản vẽ chế tạo ống dẫn nước 33
Hình 2.13 Van và ống dẫn nước 34
Hình 2.14 Bi ến áp 5A 34
Hình 2.15 Van điện từ ϕ 13 35
Hình 2.16 B ản vẽ chế tạo van điện từ ϕ 13 36
Hình 2.17 Van điện từ ϕ 17 36
Hình 2.18 B ản vẽ chế tạo van điện từ ϕ 17 37
Hình 2.19 Van điện từ ϕ 21 38
Hình 2.20 B ản vẽ chế tạo van điện từ ϕ 21 39
Hình 2.21 LED siêu sáng tr ắng 39
Hình 2.22 B ơm chìm mini 40
Hình 2.23 C ấu trúc bên trong AVR 43
Hình 2.24 S ơ đồ chân ATMEGA16 44
Hình 2.25 S ơ đồ cấu trúc bên trong của atmega16 46
Hình 2.26 LM7805 46
Hình 2.27 LM324 48
Hình 2.28 S ơ đồ chân LM324 48
Hình 2.29 MOC3020 49
Hình 2.30 Transistor C1815 49
Hình 2.31 TRIAC BTA16 50
Hình 2.32 Modul c ảm biến âm thanh YWROBOT 52
Hình 2.33 S ơ đồ nguyên lí modul cảm biến âm thanh YWROBOT 53
Hình 2.34 C ảm biến âm thanh dùng microphone 53
Trang 12Hình 2.35 S ơ đồ chân LM3914 55
Hình 2.36 S ơ đồ kế cấu LM3914 55
Hình 2.37.Quang tr ở CDS 57
Hình 2.38 S ơ đồ tổng quát mạch điều khiển 58
Hình 2.39 S ơ đồ nguyên lí mạch vi điều khiển 59
Hình 2.40 S ơ đồ nguyên lí mạch LED nháy theo nhạc 60
Hình 2.41 S ơ đồ nguyên lí mạch cảm biến 61
Hình 2.42 S ơ đồ layout mạch điều khiển 61
Hình 2.43 S ơ đồ nguyên lí mạch công suất 63
Hình 2.44 S ơ đồ lay out mạch công suất 64
Hình 2.45 S ơ đồ nguyên lí mạch nguồn 65
Hình 2.46 S ơ đồ lay out mạch nguồn 65
Hình 2.47 L ưu đồ giải thuật chuyển đổi tín hiệu, điều khiển bơm và van 67
Hình 3.1 M ạch in phần điều khiển và cảm biến 68
Hình 3.2 M ạch in phần công suất 69
Hình 3.3 M ạch in phần nguồn 69
Hình 3.4 M ạch in phần công suất cho bơm 70
Hình 3.5 M ạch điều khiển 71
Hình 3.6 Ph ần mạch LED nháy theo nhạc và quang trở 71
Hình 3.7 M ạch công suất 72
Hình 3.8 M ạch nguồn 72
Hình 3.9 M ạch tổng quát 72
Hình 3.10 Giá đỡ 73
Hình 3.11 Ống dẫn và van điện từ 73
Trang 13Hình 3.12 B ơm và ống nối 73
Hình 3.13 T ổng thể hệ thống 73
Trang 14DANH MỤC CÁC BẢNG
B ảng 2.1 Kích thước van điện từ ϕ 13 35
B ảng 2.2 Kích thước van điện từ ϕ 17 37
B ảng 2.3 Kích thước van điện từ ϕ 21 39
B ảng 3.1 Bảng thông số điện áp – dòng điện 74
B ảng 3.2 Bảng chạy thử nghiệm các van điện từ lần 1 74
B ảng 3.3 Bảng chạy thử nghiệm các van điện từ lần 2 75
Trang 15CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHẠC NƯỚC
1.1 Giới thiệu hệ thống nhạc nước
Hệ thống nhạc nước là hệ thống phun các hiệu ứng nước theo tiếng nhạc Đây
là một mô hình giải trí rất độc đáo
Nhạc nước có 3 loại: nhạc nước tự động, nhạc nước điều khiển bằng tay, và nhạc nước tự chọn
• Nhạc nước tự động, các hiệu ứng vòi phun nước được lập trình tự động theo tiếng nhạc, tùy thuộc vào độ cao thấp của âm thanh mà cho ra những hiệu ứng khác nhau và áp dụng cho mọi bài hát mọi thể loại nhạc
• Nhạc nước điều khiển bằng tay, hiệu ứng của vòi phun sẽ phụ thuộc vào
sự điều khiển của người điều khiển nghe theo tiếng nhạc và nhấn nút cho
bộ điều khiển làm việc để tạo ra các hiệu ứng mong muốn
• Nhạc nước tự chọn là loại mà các hiệu ứng được phun lên theo điệu nhạc nhưng do người nghệ sĩ tự chọn hiệu ứng cho các vòi phun, và như thế hệ thống cũng chạy tự động nhưng chỉ được 1 bài nhạc
• Cấu trúc của 1 hệ thống nhạc nước bao gồm 2 phần chính là nhạc và
điện từ
• Bộ điều khiển có thể sử dụng PLC, vi điều khiển để điều khiển
• Bơm có chức năng cung cấp nước cho hệ thống để làm hiệu ứng, có thể
sử dụng kiểu bơm chìm hoặc bơm nổi, tùy thuộc vào điều kiện bố trí các thiết bị mà chọn loại bơm phù hợp
• Van điện từ có chức năng tạo đóng mở dòng nước được bơm lên tạo hiệu ứng cho hệ thống, tùy theo từng kích thước lớn nhỏ mà chọn loại van cho phù hợp
Trang 161.2 Một số hệ thống nhạc nước điển hình
Trước khi tìm hiểu các hệ thống nhạc nước, chúng ta sẽ tìm hiểu 1 loại hình gần giống như hệ thống nhạc nước nhưng nó chỉ tạo hiệu ứng phun nước tự động mà không có phần nhạc đó là các hệ thống đài phun nước
Nổi bật trong các không gian với hình dạng thiết kế, màu sắc ấn tượng, độc đáo, hệ thống đài phun nước từ lâu đã được xem như một công trình kiến trúc có giá trị nghệ thuật và thẩm mỹ cao Trên thế giới nhất là khu vực châu Âu như Italia, cộng hòa Pháp, vương quốc Bỉ…đài phun nước nghệ thuật đã để lại dấu ấn sâu đậm
và đặc sắc trong cấu trúc đô thị của thời vàng son của các quốc gia này Từ những đài phun nước cổ kính cho đến những đài phun nước mới xây dựng hiện nay ở Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc…đều thu hút hang triệu du khách ghé thăm và là điểm nhấn quan trọng của các đô thị
Hình 1.1 Đài phun nước ở Nhật Bản
Đài phun nước không chỉ đạt tới đỉnh cao của nghệ thuật tổ chức không gian, thiết kế đô thị…mà còn ở cả khía cạnh kỹ thuật xây dựng và óc sáng tạo tuyệt vời của con người Sự kết hợp giữa đài phun nước và những bản nhạc sẽ tạo nên một sân khấu đầy màu sắc, những giai điệu hòa cùng vào những cơn sóng nước tạo ra những giây phút thư giãn tuyệt vời cho người xem Sử dụng công nghệ xây dựng mới, các
Trang 17đài phun nước nghệ thuật hiện đại vẫn tạo được nét đẹp riêng biệt trong hệ thống các công trình đài phun nước nghệ thuật trên thế giới Đơn cử như đài phun nước của khách sạn Bellagio (Las Vegas, Mỹ) vốn được mệnh danh là “điệu ba lê của nước” luôn là một trong những đài phun nước đẹp và độc đáo nhất trên thế giới Đài phun nước này được kết cấu từ hơn 1.000 vòi phun nước và 4.500 ngọn đèn màu chiếu sáng với kinh phí xây dựng 50 triệu USD, kết hợp cùng các màn trình diễn ánh sáng
và âm nhạc
Thông thường tại các không gian công cộng như quảng trường, công viên, hồ nước là nơi được thiết kế xây dựng các đài phun nước Sự kết hợp giữa đài phun nước, cây xanh, hoa cỏ xung quanh không chỉ mang lại vẻ đẹp cho không gian mà còn là địa điểm thu hút du khách cũng như người dân tới nghỉ ngơi, thư giãn Đặc biệt vào các dịp lễ Tết thì hiệu ứng ánh sáng với các loại đèn màu như xanh, đỏ, tím, vàng, laser…luôn là các màn trình diễn đặc sắc thu hút đông đảo mọi người
Một số đài phun nước độc đáo trên thế giới:
Hình 1.2 Đài phun nước Bellagio (Las Vegas, Mỹ)
Trang 18Đài phun nước của khách sạn Bellagio được kết cấu từ hơn 1.000 vòi phun nước và 4.500 ngọn đèn màu chiếu sáng với kinh phí xây dựng 50 triệu USD, dàn dựng với các màn trình diễn ánh sáng và âm nhạc
Hình 1.3 Đài phun nước ở Bacelona , Tây Ban Nha
hơn 50 m, 28 tầng thác nước mang nhiều màu sắc khác nhau được tạo ra bởi 4.730 cái đèn mang hàng chục bộ lọc sắc
Hình 1.4 Đài phun nước cầu vồng ánh trăng ở Seoul, Hàn quốc
Trang 19Cây cầu Banpo được thiết kế với 380 điểm phun nước, có tổng chiều dài lên tới hơn 1,2 km Đây là cây cầu đài phun nước lớn nhất thế giới, nằm trong danh sách
kỷ lục Guinness Ngoài chức năng nối liền hai bờ sông còn được sử dụng như đài phun nước hoành tráng với 9.380 ống phun nước, càng thêm đẹp về đêm khi ánh đèn được bật trên thành cầu
Hình 1.5 Đài phun nước nhảy múa (Dubai)
Đây là đài phun nước lớn nhất và đắt nhất trên thế giới Nó được xây dựng tại Burj Dubai Lake Đài phun nước này dài trên 900 feet (274 m) và có thể phun nước lên cao 500 feet (152 m) Những đài phun nước này có thể phun liên tục 22.000 ga-lông nước (83.3 m3) trong không khí
Hơn 6.000 đèn siêu sáng và 25 máy chiếu màu sắc giúp tạo ra tác phẩm nhạc nước nhảy múa tuyệt vời
Trang 20Hình 1.6 Đài phun nước Wealth (Singapore)
Đây là một trong những đài phun nước lớn nhất thế giới hiện nay và là niềm
tự hào của người dân Singapore, tọa lạc tại trung tâm thương mại lớn nhất thành phố Suntec City Đài phun nước làm bằng đồng cao 13.8m được xây dựng trên một diện tích 1683m2, những tia nước được phun từ độ cao 30m Chất liệu đồng được đánh giá rất cao vì con người nơi đây tin rằng khi kim loại và nước gặp nhau và được cân bằng đúng cách sẽ có thể dẫn lối đến sự thành công
Hình 1.7 Đài phun nước Versailles
Trang 21Các đài phun nước ở Versailles đã xuất hiện ngay từ khi thành lập thành phố Versailles Các đài phun nước này đã áp dụng các thành tựu khoa học mới nhất thời
kỳ đó Để xây dựng được các đài phun nước này, các kỹ sư xây dựng đã phải thay đổi cả lòng sông, chuẩn bị một khu đất lớn, xây dựng nhiều đường dẫn nước và bồn chứa khác nhau để cho đài phun nước hoạt động Để xây dựng và hoàn tất các đài phun nước khổng lồ này đã phải tiêu tốn rất nhiều tiền của và công sức Một trong những đài phun nước đẹp nhất ở Versailles là đài phun nước Latona
Dubai là một trong những thành phố phát triển nhất của các tiểu vương quốc
ả rập thống nhất nhân sự kiện khai trương tòa nhà Burj Dubai cao nhất thế giới ở Dubai, chính quyền địa phương đã chính thức cắt băng khánh thành buổi trình diễn vòi phun nước rộng nhất thế giới nhằm ghi danh vào kỉ lục Guinness Hệ thống vòi phun nước này rộng 32 mẫu Anh, khả năng phun nước cao lên đến 140 mét vào
Trang 22không khí và có thể đứng cách đó hơn 30km vẫn có thể nhìn thấy được, đưa Dubai trở thành một trong những thành phố tâm điểm hàng đầu trên thế giới về ngành du lịch
Những cột nước được thiết kế sao cho có thể phun nước lên cao nhất, và hệ thống đèn chiếu cũng được lắp đặt để khi đứng rất xa nơi đây, cũng vẫn có thể nhìn thấy được Ngoài ra vòi phun nước này bao thành một vòng tròn quanh tháp công viên - một công trình nổi tiếng khác tại Dubai Vòi phun nước tạo thành 5 vòng tròn hoàn hảo khi phun nước lên, và nếu đứng từ trên cao nhìn xuống sẽ thấy được hết vẻ đẹp tuyệt vời của công trình này
Ngoài ra các kiến trúc sư còn cho biết thêm, đài phun nước này được xây dựng trên hơn 1000 hoa văn được lấy mẫu từ những nền văn hóa tiên tiến trên thế giới như Trung Đông, Châu Phi và Mỹ Mới đầu công trình này dự tính sẽ kéo dài 3 năm, nhưng với sự làm việc không biết mệt mỏi của những kĩ sư công trình nơi đây,
dự án này đã hoàn thành trong vòng 18 tháng
Có thể nói vòi phun nước tại Dubai là một công trình lớn nhất, đẹp đẽ nhất và hoàn mĩ nhất trên thế giới Bất kì ai một lần đến đây cũng đều không thể quên được cảnh đẹp ở nơi này
• Nhạc nước Vinpearl Land:
Nổi bật trong các hạng mục vui chơi giải trí tại Vinpearl Land là sân khấu nhạc nước Vinpearl Với sức chứa trên 5.000 chỗ ngồi, được thiết kế thông minh, sang trọng, trang bị bằng hệ thống âm thanh, ánh sáng tuyệt hảo, sân khấu nhạc nước Vinpearl trở thành sân khấu nhạc nước lớn và hiện đại bậc nhất tại Việt Nam
Trang 23Hình 1.9 Nh ạc nước Vinpearl Land
Sự kết hợp kỳ diệu cùng hiệu ứng chuyển động độc đáo của âm thanh, ánh sáng, nước và các chùm tia laser Sân khấu nhạc nước tại Vinpearl Land, Nha Trang mang tới cho những ai yêu thích khám phá sự hoàn hảo của kỹ thuật trong những chương trình biểu diễn nghệ thuật lung linh, đầy màu sắc
Nơi đây cũng là điểm đến lý tưởng để tổ chức các chương trình, sự kiện văn hóa - xã hội mang tầm quốc gia và quốc tế như: Hoa hậu Việt Nam năm 2006, Duyên dáng Việt Nam 16, Vòng chung kết cuộc thi Hoa hậu Thế giới Người Việt
hoàng Vinpearl – Miss Universe 2008, cùng nhiều chương trình lớn khác
Ngắm nhìn và thưởng thức những bản hòa tấu độc đáo của nước, lửa và ánh sáng, cho dù là vị khách khó tính nhất, bạn cũng phải hài lòng Đây cũng chính là một trong những điểm đặc biệt, riêng mà Vinpearl Nha Trang dành tặng, nhằm mang lại cơ hội thưởng thức môn nghệ thuật đặc biệt cho du khách
• Nhạc nước mini tại gia
Nhạc nước mini tại gia nhìn chung cũng giống như hệ thống nhạc nước biểu diễn ở các khu du lịch lớn, nhưng với nhạc nước mini tại gia, nước sẽ tự động nhảy khi nhạc nổi lên Nguyên nhân là nhờ tủ điện được thiết kế có chức năng điều khiển
Trang 24hệ thống nước và cảm ứng được với âm thanh, với giai điệu bài hát Chỉ cần nhạc nổi lên là nước sẽ nhảy, cao hay thấp, nhanh hay chậm tùy thuộc vào giai điệu trầm hay bổng, chậm hay nhanh Trong quá trình nhảy theo điệu nhạc, các vòi phun đồng thời sẽ đổi kiểu phun giữa các hình: bông lúa, sin, quả cầu, nấm, vương miện, cây thông
Hình 1.10 Nh ạc nước sân vườn
Tùy theo mức đầu tư gia chủ sẽ có được hệ thống nhạc nước lớn hay nhỏ, nhiều đầu phun hay ít đầu phun, đầu phun tạo một kiểu phun hay nhiều kiểu phun Một hệ thống nhạc nước mini có diện tích khoảng 4m2 với 50 đầu phun và một kiểu phun
Nhạc nước mini tại gia có thể lắp đặt được ở tất cả các loại nhà, ở nhiều vị trí khác nhau Gia chủ ở các nhà phố, chung cư thường lắp đặt nhạc nước có mức đầu
tư khoảng 100 triệu đồng trở xuống, còn gia chủ ở các biệt thự thường lắp đặt nhạc nước có mức đầu tư lên đến vài trăm triệu đồng Tất nhiên, ở mỗi mức giá, nước lại
có điệu nhảy khác nhau
Trang 25Để có được hệ thống nhạc nước mini đạt tuổi thọ cao lên đến 10 năm thì các linh kiện phải thuộc hàng tốt nhất như máy bơm được nhập từ châu Âu, ống dẫn
nước bằng inox chất lượng cao, đầu phun bằng inox trang trí
• Nhạc nước tại Hồ Núi Cốc
Sân khấu nhạc nước vừa được khánh thành ở khu du lịch Hồ Núi Cốc để phục vụ du khách đến Thái Nguyên trong Năm du lịch Quốc gia 2007 Công trình có tổng vốn 15 tỷ đồng do Công ty CP khách sạn du lịch Hồ Núi Cốc đầu tư
Hình 1.11 Nh ạc nước tại Hồ Núi Cốc
Sân khấu nhạc nước tại Khu du lịch Hồ Núi Cốc được đánh giá là một trong những sân khấu nhạc nước hiện đại nhất được đầu tư tại Việt Nam hiện nay Công trình có tổng diện tích 1ha, gồm hơn 100 loại hình biểu diễn với cột nước cao trên 40m
• Nhạc nước Tuần Châu – Vịnh Hạ Long
Công trình biểu diễn Nhạc nước được thiết kế như một con sò lớn khổng lồ chứa những viên ngọc rồng lấp lánh kỳ diệu
Trang 26Hình 1.12 Nh ạc nước Tuần Châu – Vịnh Hạ Long
Từ trên cao nhìn xuống, công trình Nhạc nướckhiến ta liên tưởng tới một đấu trường La Mã cổ đại Colosseum với những võ sĩ giác đấu trong truyền thuyết của đất nước Hy Lạp Nơi đây, có những màn trình diễn nghệ thuật ly kỳ, hoành tráng,
âm thanh sống động bằng sự phối hợp đồng bộ của hàng ngàn vòi nước, đèn màu, ánh sáng laser và hàng chục cột phun lửa được điều khiển bằng kỹ xảo công nghệ hiện đại Projectors và Laser Effects Thưởng thức và khám phá các tác phẩm công nghệ tạo hình bằng nước, lửa và đèn màu laser hấp dẫn, quý khách chắc chắn sẽ được thỏa mãn sự đam mê, hiếu kỳ trong chuyến tham quan khám phá Tuần Châu –
Hạ Long
Đây là một công trình hiện đại bậc nhất Đông Nam Á và có mặt đầu tiên tại Việt Nam vào năm 2004 Công trình là một trong những là điểm nhấn ấn tượng trong tổng thể khu Du lịch và giải trí quốc tế Tuần Châu Là nơi vinh dự được tổ chức các sự kiện văn hóa lớn cấp quốc gia như: Lễ Hội Du lịch, Cuộc thi Hoa Hậu toàn quốc năm 2004, cuộc thi Hoa Hậu Việt Nam – Nghìn năm hương sắc năm
2010
Trang 271.3 Nguyên lí của hệ thống nhạc nước
vào một, thân thiện, dễ làm việc, ngôn ngữ tiếng việt cho nhạc sĩ soạn nhạc
bản khác nhau
on/off)
Trang 28CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1 Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên nguyên lí hoạt động của các thiết bị, linh kiện điện tử như cảm biến, mạch so sánh, công suất bộ điều khiển để đưa ra những phương án thiết kế hợp lí
và đạt yêu cầu
Để hoàn thiện mô hình hệ thống nhạc nước, nhóm em đi nghiên cứu, tìm hiểu nguyên lí hoạt động của van điện từ, sử dụng phương pháp kích đơn on- off với điện áp 24VDC Sử dụng bơm chìm mini bằng phương pháp điều khiển điện áp 220VAC Và các linh kiện điện tử như IC giải mã LM 3914 làm hiển thị LED nháy theo nhạc Cảm biến quang trở nhận tín hiệu từ ánh sang của LED phát Và lấy tín hiệu này để điều khiển hệ thống gồm van điện từ và bơm
2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống nhạc nước trong mô hình
Hình 2.1 S ơ đồ tổng quát hệ thống nhạc nước
Trang 29Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhạc nước: Tín hiệu âm thanh từ Loa được đưa ra mạch sử dụng IC LM3914, có chức năng đo mức điện áp đầu ra từ Loa làm cho dàn LED nháy theo nhịp nhạc Từ đó lấy ánh sáng của LED nháy qua mạch so sánh, sử dụng quang trở làm cảm biến, sau đó đọc về Bộ điều khiển trung tâm (MCU) tín hiệu được MCU xử lí, đưa tín hiệu số ra mạch công suất để điều khiển các van theo tín hiệu nhạc và các van có hiệu ứng tự động do giải thuật lập trình
2.3 Mục đích và yêu cầu của đề tài
2.3.1.Mục đích
Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước chủ yếu là những hệ thống phun nước mà không có sự kết hợp của giai điệu âm nhạc Những hệ thống này chưa đáp ứng hết được thỏa mãn của con người, và ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới đã có những hệ thống nhạc nước phục vụ cho nhu cầu giải trí của con người
con người, muốn cho mọi người được tận mắt nhìn thấy toàn bộ mô hình hệ thống nhạc nước nhưng với quy mô nhỏ hơn và đơn giản hơn tại trường Đại học Nha Trang Nhóm em đã thiết kế chế tạo mô hình hệ thống nhạc nước đúng với yêu cầu
2.3.2.Yêu cầu
Sau một thời gian tìm hiểu và tham khảo một số hệ thống nhạc nước chúng em đã đúc kết và thấy rằng hệ thống nhạc nước cần phải có các yếu tố sau:
• Chế tạo phần cứng mô hình đảm bảo các chức năng đã nêu ra
• Khung sườn và các chi tiết được chế tạo chắc chắn dể tháo lắp
• Mạch điện tử và dây điều khiển dể tiếp cận và kiểm tra
• Sử dụng các linh kiện và các phụ tùng thông dụng dể thay thế
• Ngọn nước phun lên theo hiệu ứng nhạc và tự động (tùy vào các hiệu ứng điều khiển)
Trang 30• Động cơ bơm có công suất phù hợp với ích thước mô hình, van điện từ nhạy
• Hệ thống điều khiển chính xác Chỉnh tín hiệu nhạc về mạch so sánh
• Đáp ứng tín hiệu nhạc sang nước nhanh nhạy
• Sử dụng phần mềm CodeVision lập trình cho vi điều khiển
• Chương trình điều khiển bám sát với giải thuật điều khiển
2.4 Phương án thiết kế
2.4.1 Phương án 1
Hình 2.2 Mô hình h ệ thống nhạc nước phương án 1
Trang 31• Mô hình đẹp, mang tính thẩm mỹ cao
• Hiệu ứng tạo nên đẹp
• Tiết kiệm diện tích
• Dễ làm kín nước
• Đặt được ở nhiều nơi
• Áp suất phân bố đều hơn
• Thiết kế khó, khung dàn khó thay thế khi sửa chữa
• Tốn kém trong khâu làm khung cho mô hình
2.4.2 Phương án 2
Hình 2.3 Mô hình h ệ thống nhạc nước phương án 2
Trang 322.4.2.1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động
Hệ thống này có cấu tạo gồm Bơm, ống dẫn, ống mềm, giá đỡ, các loại van ϕ13, ϕ17, ϕ 21
Nguyên lí hoạt động như sau: Tổng quát hệ thống này sẽ phun nước cao hoặc thấp theo nhịp điệu tiếng nhạc, sử dụng 2 cụm van ở phần đầu và cuối, trong 2 cụm van này sẽ lắp 1 van ϕ13, 1 van ϕ17 và 1 van ϕ21, theo nguyên lí thì van có tiết diện lớn hơn sẽ cho dòng nước phun lên thấp hơn so với van có tiết diện nhỏ Khi có tín hiệu nhạc, với nhạc có âm lượng nhỏ hoặc
âm đang ở mức thấp sẽ cho van có tiết diện lớn ϕ 21 mở, và cứ nhạc cao dần thì cho mở lần lượt đến van nhỏ nhất Các van ϕ 13 còn lại sẽ làm hiệu ứng phun tự động theo chương trình điều khiển
Trên hệ thống lắp nhiều ống mềm để dễ thay đổi hình dạng kiểu phun,
dễ dàng trong khâu di chuyển Tuy nhiên với nhiều phần gấp khúc như vậy sẽ làm tổn hao áp suất trong ống
• Khả năng rò rỉ nước cao
• Việc nhiều đoạn nối như thế sẽ làm giảm áp suất của bơm, vòi nước phun không cao, hiệu ứng không đẹp
• Việc điều khiển 2 cụm van theo nhạc thực tế rất khó và không đẹp mắt
2.4.3 Phương án 3
Trang 33Hệ thống này có cấu tạo gồm Bơm, ống dẫn, giá đỡ, các loại van ϕ 13,
ϕ 21, được thiết kế theo kiểu van đơn, không lắp thành cụm như các phương
án trước
Hình 2.4 Mô hình h ệ thống nhạc nước phương án 3
Hệ thống được thiết kế theo dạng thẳng
Nguyên lí hoạt động như sau: Tổng quát hệ thống này sẽ phun nước theo nhịp điệu tiếng nhạc, sử dụng tất cả 7 van lắp đều trên ống dẫn, trong 2 đầu sử dụng van ϕ 21 làm hiệu ứng đặc biệt hơn, theo nguyên lí thì van có tiết diện lớn hơn sẽ cho dòng nước phun lên thấp hơn so với van có tiết diện nhỏ, nên thiết kế đầu phun có tiết diện nhỏ làm cho cột nước phun cao hơn các van con lại Khi có tín hiệu nhạc, với nhạc có âm lượng nhỏ hoặc âm đang ở mức thấp sẽ cho mở các van lần lượt từ 2 bên vào trong, từ giữa ra ngoài, từ trái qua phải, từ phải qua trái, và một số hiệu ứng khác
• Mô hình gọn nhẹ, đẹp, kích thước ngắn hơn, dễ di chuyển hơn
Trang 34• Hiệu ứng tạo nên đẹp
• Tiết kiệm diện tích
• Bảo trì dễ dàng hơn
• Đặt được ở nhiều nơi
• Mô hình đơn giản, chi phí tiết kiệm hơn
2.5 Thiết kế, chế tạo phần cơ khí
2.5.1 Các thiết bị cơ khí sử dụng
• Nhôm thanh:
Dùng để thiết kế phần giá đỡ cho mô hình
Thiết kế theo hình chữ T ngược
Hình 2.5 Nhôm ống hộp
• Ống nhựa PVC:
Hãng sản xuất: Cty CP nhựa Bình Minh
Loại ống:Ống nước lạnh
Trang 362.5.2 Bản vẽ các thiết bị cơ khí
Hình 2.9 Giá đỡ mô hình nhạc nước
Hình 2.10 B ản vẽ chế tạo giá đỡ mô hình nhạc nước
Trang 382.5.3 Các bước thiết kế
Bước 1: Cắt ống, khoan lỗ bắt ống gen lắp van điện từ và gắn keo
silicol chống thấm nước
Bước 2: Thiết kế và lắp khung giữ đường ống
Bước 3: Lắp máy bơm
Bước 4: Lắp mạch, nguồn, bộ điều khiển
2.6 Lựa chọn phần thiết bị điện
2.6.1 Nguồn(Biến áp): Biến áp sử dụng áp 24VAC và 12VDC
Hình 2.14 Bi ến áp 5A
+ Ưu điểm: Điện áp và dòng cao
+ Nhược điểm: Dòng không ổn định
2.6.2 Van điện từ ϕ 13:
• Điện áp điều khiển 24VDC
• Kiểuhoạt động : Tác động trực tiếp, NC (thường đóng)
• Lưu chất: Khí, dầu, gas
• Kích thước cửa : 2.5 mm
• Port Size (Inch): 1/4’'
• Đường kính ren 13 mm
Trang 39•
Hình 2.15 Van điện từ ϕ 13
• Áp suất làm việc : Khí：0~0.7Mpa ,
• Nước：0~0.7Mpa, Dầu：0.7Mpa
• Áp suất chịu được tối đa 1Mpa
• Vật liệu làm thân van đồng thau
Nhiệt độ môi trường làm việc từ âm 5 đến 80 độ C
Hình 2.16 B ản vẽ chế tạo van điện từ ϕ 13
Trang 40B ảng 2.1 Kích thước van điện từ ϕ 13
2.6.3 Van điện từ ϕ 17:
• Điện áp điều khiển 24VDC
• Kiểuhoạt động : Tác động trực tiếp, NC (thường đóng)
• Áp suất chịu được tối đa 1Mpa
• Vật liệu làm thân van đồng thau
Nhiệt độ môi trường làm việc từ âm 5 đến 80 độ C
Các kích thước