水音符

1作品介绍

目前市场上的室内水景产品缺少互动方式，大多数仅具有观赏功能，其主要原因是针对水的检测模块无法同时满足检测精度高、防水性好、小型经济等要求，为此，本水音符项目特地应用价格较低、市场较常见的微型声音传感器，利用其在靠近声源处信号较强的特点，制作出了一种薄膜振动式水柱检测模块，并将其应用于实景之中，从而创造出了一种全新的互动水景。

传统喷泉仅适用于大型广场，故室内喷泉极少，本项目通过合理的布局设计，开发出了全新的互动功能等方式，并很:好地整合了观赏性及互动性，可以满足客户对于室内水景的要求。由于此作品外观优美、技术可靠、互动性强，适用范围广,故可广泛用于酒店、办公室大厅或展览馆、博物馆等场所。

本水音符整合了喷泉水景、电子琴、雾化器、灯光效果等元素于一体，主要在互动性方面较传统水景有了很大提升。最重要的特点是：它的8根水柱可以作为琴弦来弹奏，当用手触摸或者拨动水柱时，整个水音符就成了一架乐器。在不进行互动时，它还可以自动检测人员靠近、时钟整点等信息，进而通过8根水柱不同造型及对应灯光效果来表现。而在有人靠近时，喷泉就会开启呼吸灯效果，水柱也开始间隔喷出，以吸引人员与其进行互动。

水音符外形美观，可以作为室内装饰布景使用，同时又突破了传统水景不能互动的问题，使人可以充分地享受到赏玩室内喷泉的快乐。由于互动性突出，它也可以放在室外或者公共场合，以起到吸引眼球、制造气氛的作用。图1所示是其水音符实物模型图。

图1实物模型图

2技术原理说明

2.1技术概述

由若干个传统的喷泉水泵制造出若干稳定的水柱，这些水柱以抛物线等形式分布在产品面积内。在这些水柱的落点处，放置基于声波振动传感器的检测装置，用以感知是否有水流落到该处，连续或者断续的水流落到检测装置上，检测装置将产生不同波形的电信号。整个喷泉水琴以单片机为核心,结合一系列外围驱动电路组成控制系统。由电子琴IC组成的琴音发声模块也由单片机控制。

2.2科学，性论证

制作水音符的科学性考虑主要基于以下几点：

（1）水作为生活中的基本元素十分常见，实验途径多，可参考资料多；

（2）通过示波器观察实验中使用的检测模块，可知该模块信号良好，且不同电信号区别较大，便于检测和控制；

（3）微型泵水柱较稳定，经过测试确定，可无需加装阀门控制，简单易行。

本发明的目的是做出一种可以感知人是否干涉喷泉水柱,从而控制扬声器是否发出琴声的喷泉水琴。

3具体实施

3.1整体控制特征

本水音符由单片机控制系统、电机驱动模块、水泵、传感器检测模块、电子琴发声模块构成。其控制框图如图2所示。由单片机控制系统控制电机驱动模块，电机驱动模块驱动若干个传统的喷泉水泵制造出若干稳定的水柱，这些水柱以抛物线等形式分布在产品面积内，在这些水柱的落点处，放置基于声波振动传感器的检测装置，检测装置与单片机连接，用以感知是否有水流落到该处(连续或者断续的水流落到检测装置上，检测装置将产生不同波形的电信号)。这些信号输入单片机后，单片机系统将对信号波形特征进行分析，最终判断出水柱是否被人干涉，从而作出是否控制扬声器发声的决定。

3.2传感器检测模块

本水音符系统中的传感器检测模块的基本结构示意图如图3所示。

其功能是把喷泉水柱下落时的冲击力转换成单片机系统能够读取的数字信号，以供单片机程序进行分析处理。整个传感器检测模块由震动膜、声音传感器、防水共振腔体组成。其工作原理是：喷泉水柱下落时击打震动膜，震动膜将震动扩大并传至声音传感器，声音传感器检测到震动时将输出TTL低电平信号，若未检测到震动，则输出高电平信号。

图4和图5分别是水柱未受干涉和水柱受到人的干涉两种情况下检测模块所产生的两种不同信号波形。

图4未受干涉的连续水柱冲击产生的信号波形

图5水柱受到干涉产生的持续高电平波形

4创新点和应用前景

4.1主要创新点

目前市场上室内水景中互动方式有限，主要原因是应用于水的检测模块无法同时满足检测精度高、防水性好、小型经济等要求。本项目成本较低，应用市场较常见的微型声音传感器，利用其在靠近声源处信号较强的特点，制作出了一种薄膜振动式水柱检测模块，并将其应用于实景之中，从而创造出了一种全新的互动水景。

4.2应用前景

本作品通过合理的布局设计和全新的互动功能等方式很

好地整合了观赏性及互动性，很好地满足了客户对于室内水景的要求。由于本作品外观优美、技术可靠、互动性强，因而可以广泛适用酒店、办公室大厅或展览馆、博物馆等场所。

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