In Vino Veritas - осцилатор за стъклени стъкла: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

След като завърших осцилатора на камертон, брат ми ме предизвика да направя осцилатор с чаша за вино. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Смяташе, че ще бъде по -трудно да се използва чаша за вино, отколкото камертон за определяне на честотата. То е.

Всеки знае звука, който издава (винена) чаша, когато леко го докоснете, обикновено звучи като бързо разлагащ се „пинг“. Някои, по -скъпи очила могат да продължат да „пеят“, когато разтриете мокър пръст по ръба. Звукът, който произвежда, се причинява от стъклото, което бързо вибрира по специален начин. Кръглата форма на стъклото се променя в елипси, обратно в кръг и след това в елипси, но завъртяно на 90 градуса и т.н. Въздухът вибрира със стъклото и резултатът е тон.

Можете дори да намерите сериозни изследвания върху вибрациите на чашите, само Google за: „проучване на акустиката на чашите“и вижте pdf по -долу. (Признавам, че не прочетох всичко)

Стъпка 1: Направете вибрацията на чашата за вино

Когато изграждам осцилатора на камертона, карайки го да вибрира лесно, просто имате електромагнит, който многократно го привлича. Но със стъклен магнетизъм не е опция. Можех да направя измислица с механичен мокър пръст, непрекъснато търкащ стъклото. Но механичните решения всъщност не са моята силна страна. Тогава се сетих да прикача пиезо елемент (както можете да намерите в "музикални" картини с картини), но не ми хареса идеята нещо да докосва стъклото. Това би променило и естествената честота на чашата.

Възможно е да накарате чаша за вино да вибрира със звукови вълни. Предполагам, че всеки е виждал филмови клипове на чаши, разбити с мощни звукови вълни. Не ми трябваше толкова мощен звук, помислих си … Затова избрах обикновен високоговорител, за да произведа звуковите вълни, които карат стъклото да вибрира.

Стъпка 2: Откриване на вибрациите

Един осцилатор се нуждае от затворен контур, така че трябваше да регистрирам вибрациите, да ги усилвам и да ги връщам обратно (с правилната фаза) през високоговорителя към чашата за вино. Как да открием тези вибрации. Е, това се оказа най -трудната част.

По телевизията съм виждал момчета, работещи за "организации с три букви", които слушат вибрациите на стъклата, които от своя страна вибрират поради гласове в стаята зад нея, с така наречените лазерни микрофони. Мислех, че няма да е толкова трудно да направя такова устройство сам, тъй като стъклото, което слушам, е само на няколко милиметра, както и лазерът.

Сгреших. Тези лазерни микрофони използват интерференцията на оригиналната лазерна светлина и отразената светлина за откриване на вибрациите на стъклата. Не мога да се сетя по никакъв начин да направя устройство за това. Може би някой друг тук го прави, моля, кажете ми в коментарите по -долу.

Използването на микрофон за слушане на чаша също не работи, звукът, идващ от високоговорителя, ще бъде по -силен и системата ще се колебае, но не и с честотата на чашата за вино, вероятно ще знаете скърцането, когато някой също усилва усилвателя много и този звук се връща чрез микрофон.

С осцилатора на камертона използвах оптичен прекъсвач за откриване на вибрациите на зъбите. Това работи добре, мога ли да го повторя с нещо от стъкло?

Стъклото се огъва леко, може би това може да се използва. Затова се опитах с светодиоди с различни цветове, които блестяха през чашата по различни начини и открих всякакви промени с фототранзистор. Не се получи. След това опитах лазерен лъч, отразяващ се от стъклото, и се опитах да открия всякакви вибрации в него. Това също не работи.

Това, което свърши работа, беше прелистването на лазерния лъч по стъклото по такъв начин, че стъклото да блокира по -голямата част от светлината, светлината, която достига до фототранзистора, се модулира с вибрациите на чашата. Проблемът с тази настройка е, че тя е изключително чувствителна към най -малките движения на лазера, стъклото и детектора. Но това е начинът, по който го направих да работи.

Стъпка 3: Зелените лазери са опасни

Първо използвах зелен лазер, тъй като знам, че зелената лазерна светлина се прави с IR лазер и нелинеен кристал, който удвоява честотата на IR светлината до зелена светлина. Но този процес не е перфектен, така че от него все още излиза малко IR светлина. При евтините зелени лазери (например моя) няма IR филтър, който да го блокира. А фототранзисторът ми е чувствителен към инфрачервена светлина. Но в крайна сметка преминах на червен лазер, когато видях, че има * много * IR, излизащи от лазера и тъй като очите ви не реагират на това, това може да бъде опасно. За щастие фототранзисторът ми реагира също толкова добре на червената светлина, колкото и на IR.

Стъпка 4: Правилната честота

Като докоснах стъклото и го записах на осцилоскопа видях (поне) да изскочат две честоти. Единият изглеждаше около 100 Hz, което е много ниско, а другият около 800 Hz. Този изглеждаше като честотата, която търсех. Не исках тези 100 Hz, затова направих високочестотен филтър, който да го блокира (и в същото време да блокира нискочестотен шум, като например 50 Hz бръмчене на мрежата). Използвах Съветника за филтри от Analog Devices за изчисляване на правилните стойности на частите, те не само правят изключителни електронни части, но и са много полезни при използването им. (https://www.analog.com/designtools/bg/filterwizard/) По -късно разбрах, че 100 Hz може да е произведено от цялото стъкло, което се разтърсва върху стеблото му поради потупването му.

Стъпка 5: Затваряне на цикъла

Докосването на чашата ми даде няколко хубави снимки на осцилоскопа, така че беше време да тествам с високоговорител. Заработи мигновено, чашата за вино започна да резонира с честота 807 Hz. Оттам беше просто, усилих сигнала, идващ от (сега филтрирания) фототранзистор и го подадох към високоговорителя.

Стъпка 6: Заключение

В заключение е възможно да се направи осцилатор с чаша за вино вместо RC, LC, кристал или друго нормално използвано устройство за определяне на честота, но не е лесно. Поне не е лесно по начина, по който го направих. Позиционирането на лазера, чашата и фототранзистора е изключително критично, не само милиметър напред или назад, а по -малко от това, както казах на брат ми, фазата на луната влияе твърде много върху позиционирането.

Може би някой знае за по -добри, по -малко критични начини за откриване на вибрациите на чаша за вино (и не, микрофон НЕ работи) Моля, кажете ми в коментарите по -долу.