In Vino Veritas - oscilátor pohárov: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Potom, čo som dokončil oscilátor ladičky, ma môj brat vyzval, aby som vyrobil oscilátor pomocou pohára na víno. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Myslel si, že ako prvok určujúci frekvenciu bude ťažšie použiť pohár na víno ako ladičku. To je.

Každý vie, ako zvuk (vínneho) pohára zaznie, keď ho jemne poklepete, zvyčajne to znie ako rýchlo sa kaziaci „ping“. Niektoré, drahšie okuliare, môžu „spievať“aj naďalej, keď si okrajom pretriete mokrý prst. Tento zvuk je spôsobený tým, že sklo rýchlo vibruje špeciálnym spôsobom. Okrúhly tvar skla sa zmení na elipsy, späť do kruhu a potom na elipsy, ale otočí sa o 90 stupňov atď. Sklo vibruje vzduch a výsledkom je tón.

Môžete dokonca nájsť seriózny výskum vibrácií pohárov na víno, stačí vyhľadať Google: „Štúdia akustiky pohárov na víno“a pozrite si nižšie uvedené PDF. (Priznám sa, že som to všetko nečítal)

Krok 1: Nechajte poháre vibrovať

Keď zostavím oscilátor ladiacej vidlice, aby bolo vibrovanie jednoduché, máte elektromagnet, ktorý ho opakovane priťahuje. Ale so skleným magnetizmom nie je možnosť. Mohol som urobiť maškrtu mechanickým mokrým prstom za neustáleho drhnutia skla. Mechanické riešenia však nie sú mojou silnou stránkou. Potom ma napadlo pripojiť piezo prvok (ako to nájdete na „hudobných“obrázkových kartách), ale nepáčila sa mi predstava, že by sa niečo dotýkalo skla. A tiež by to zmenilo prirodzenú frekvenciu pohára na víno.

Poháre na víno je možné nechať vibrovať zvukovými vlnami. Hádam každý videl filmové klipy pohárov rozbité silnými zvukovými vlnami. Nepotreboval som taký silný zvuk, myslel som si … Tak som si vybral obyčajný reproduktor na výrobu zvukových vĺn, vďaka ktorým sklo vibruje.

Krok 2: Detekcia vibrácií

Oscilátor potrebuje uzavretú slučku, takže som musel vibrácie zaregistrovať, zosilniť a napájať ich späť (so správnou fázou) cez reproduktor do pohára na víno. Ako zistiť tieto vibrácie. Ukázalo sa, že to bolo najťažšie.

V televízii som videl chlapcov, ktorí pracovali pre „trojpísmenové organizácie“a počúvali vibrácie okenných tabúľ, ktoré zase vibrovali kvôli hlasom v miestnosti za nimi, takzvaným laserovým mikrofónom. Myslel som si, že nebude také ťažké vyrobiť si také zariadenie sám, pretože sklo, ktoré počúvam, je vzdialené len niekoľko milimetrov a rovnako aj laser.

Mýlil som sa. Tieto laserové mikrofóny používajú interferenciu pôvodného laserového svetla a odrazeného svetla na detekciu vibrácií okenných tabúľ. Neviem si predstaviť, ako by som na to mohol vytvoriť zariadenie. Možno to robí aj niekto iný, povedzte mi to prosím v nižšie uvedených komentároch.

Nefunguje ani používanie mikrofónu na počúvanie pohára na víno, zvuk vychádzajúci z reproduktora bude silnejší a systém bude oscilovať, ale nie s frekvenciou pohára na víno, možno poznáte piskot, keď niekto zapne aj zosilňovač. veľa a ten zvuk sa vracia cez mikrofón.

S oscilátorom ladiacej vidlice som použil optický prerušovač na detekciu vibrácií prstov. To fungovalo dobre, môžem to zopakovať s niečím zo skla?

Sklo ohýba svetlo, možno by sa to dalo použiť. Skúsil som teda s LED diódami rôznych farieb, ktoré presvitali cez poháre na víno rôznymi spôsobmi a prípadné zmeny som zachytil pomocou fototranzistora. Nefungovalo to. Potom som skúsil laserový lúč odrážajúci sa od skla a pokúsil som sa v ňom zistiť akékoľvek vibrácie. Ani to nefungovalo.

Čo fungovalo, bolo preletenie laserového lúča po skle takým spôsobom, že poháre na víno zablokujú väčšinu svetla, svetlo, ktoré sa dostane na fototranzistor, je modulované s vibráciami pohára na víno. Problém tohto nastavenia spočíva v tom, že je extrémne citlivý na najmenšie pohyby lasera, skla a detektora. Ale je to spôsob, akým som to nechal fungovať.

Krok 3: Zelené lasery sú nebezpečné

Najprv som použil zelený laser, pretože viem, že zelené laserové svetlo je vyrobené infračerveným laserom a nelineárnym kryštálom, ktorý zdvojnásobuje frekvenciu infračerveného svetla na zelené svetlo. Tento proces však nie je dokonalý, takže z neho stále vychádza nejaké IR svetlo. Pri lacných zelených laseroch (napr. Mojich) neexistuje žiadny IR filter, ktorý by ich blokoval. A môj fototranzistor je citlivý na infračervené svetlo. Nakoniec som však zmenil na červený laser, keď som videl, že z lasera vychádza * veľa * IR a keďže vaše oči na to nereagujú, môže to byť nebezpečné. Našťastie môj fototranzistor reaguje rovnako dobre na červené svetlo ako na IR.

Krok 4: Správna frekvencia

Poklepaním na sklo a jeho zaznamenaním na osciloskop som videl, že vyskočia (najmenej) dve frekvencie. Jeden sa zdal byť asi 100 Hz, čo je veľmi málo a druhý okolo 800 Hz. Ten vyzeral ako frekvencia, ktorú som hľadal. Nechcel som, aby tých 100 Hz, tak som urobil high-pass-filter, aby som to zablokoval (a zároveň blokoval nízkofrekvenčný šum, ako napríklad 50 Hz hukot siete). Na výpočet správnych hodnôt súčiastok som použil Sprievodcu filtrom od analógových zariadení. Nielenže vyrábajú vynikajúce elektronické súčiastky, ale sú tiež veľmi užitočné pri ich použití. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Neskôr som si uvedomil, že 100 Hz mohlo byť vyrobené tým, že sa celé sklo triaslo o jeho stopku, pretože som naň poklepával.

Krok 5: Zatvorenie slučky

Po poklepaní na pohár vína sa mi na osciloskope zobrazilo niekoľko pekných obrázkov, a tak bolo načase otestovať sa s reproduktorom. Fungovalo to okamžite, poháre na víno začali rezonovať s frekvenciou 807 Hz. Odtiaľ to bolo jednoduché, zosilnil som signál prichádzajúci z (teraz filtrovaného) fototranzistoru a priviedol som ho do reproduktora.

Krok 6: Záver

Záver, je možné vyrobiť oscilátor s pohárom na víno namiesto RC, LC, kryštálu alebo akéhokoľvek iného "bežne používaného zariadenia na určovanie frekvencie, ale nie je to jednoduché. Aspoň to nie je také jednoduché, ako som to urobil." Umiestnenie lasera, pohára na víno a fotografického tranzistora je mimoriadne dôležité, nie je to len milimeter dopredu alebo dozadu, je to menej, ako som povedal svojmu bratovi, fáza mesiaca príliš ovplyvňuje umiestnenie.

Možno niekto vie o lepších, menej kritických spôsoboch detekcie vibrácií pohára na víno (a nie, mikrofón nefunguje) Povedzte mi to prosím v nižšie uvedených komentároch.