In Vino Veritas - veiniklaasi ostsillaator: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Pärast seda, kui olin häälestushargi ostsillaatori lõpetanud, kutsus vend mind üles veiniklaasi abil ostsillaatorit valmistama. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Ta arvas, et sageduse määramise elemendina on veiniklaasi kasutamine keerulisem kui häälestuskahvel. See on.

Kõik teavad heli, mida (veini) klaas õrnalt puudutades teeb, tavaliselt kõlab see kiiresti laguneva "pingina". Mõned kallimad prillid võivad "laulda", kui hõõrute märja sõrme üle serva. Selle tekitatud heli põhjustab klaas kiiresti erilisel viisil vibreerima. Klaasi ümmargune kuju muutub ellipsiks, ringiks ja seejärel ellipsiks, kuid 90 kraadi pööratud jne. Õhk vibreerib koos klaasiga ja tulemuseks on toon.

Võite isegi leida tõsiseid uuringuid veiniklaaside vibratsiooni kohta, lihtsalt googeldage: "a study of wineglass akustika" ja vaadake allolevat pdf -faili. (Tunnistan, et ma ei lugenud kõike)

Samm: tehke klaasist vibratsioon

Kui ma ehitasin häälestushargi ostsillaatori, oli selle vibreerimine lihtne, teil on lihtsalt elektromagnet, mis seda korduvalt meelitab. Kuid klaasmagnetismi puhul pole see valik. Oleksin võinud teha mehaanilise märja sõrmega seadise, pidevalt klaasi hõõrudes. Kuid mehaanilised lahendused pole minu tugevad küljed. Siis mõtlesin piesoelemendi külge kinnitada (nagu "muusikalistest" pildikaartidest võib leida), aga mulle ei meeldinud mõte, et miski puudutaks klaasi. Ja see muudaks ka veiniklaasi loomulikku sagedust.

Võimalik panna veiniklaas helilainete abil vibreerima. Ma arvan, et kõik on näinud filmiklippe, kus veiniklaasid on võimsate helilainetega purunenud. Ma ei vajanud nii tugevat heli, ma arvasin … Nii et ma valisin tavalise kõlari, et tekitada klaasi vibreerivaid helilaineid.

2. samm: vibratsiooni tuvastamine

Ostsillaator vajab suletud ahelat, nii et pidin vibratsioonid registreerima, võimendama ja valjuhääldi kaudu (õige faasiga) veiniklaasi tagasi söötma. Kuidas neid vibratsioone tuvastada. Noh, see osutus kõige raskemaks osaks.

Televiisorist olen näinud tüüpe, kes töötavad "kolme tähega organisatsioonides" ja kuulavad aknaklaaside vibratsioone, mis omakorda vibreerisid selle taga oleva ruumi häälte tõttu, mida nimetatakse laser-mikrofonideks. Ma arvasin, et sellise seadme ise valmistamine polegi nii keeruline, sest klaas, mida ma kuulan, on vaid mõne millimeetri kaugusel nagu laser.

Ma eksisin. Need lasermikrofonid kasutavad aknaklaaside vibratsiooni tuvastamiseks algse laser- ja peegeldunud valguse häireid. Ma ei kujuta ette, kuidas saaksin selle jaoks seadme teha. Võib -olla keegi teine siin teeb seda, palun öelge mulle allolevates kommentaarides.

Veiniklaasi kuulamiseks ei tööta ka mikrofon, valjuhääldist tulev heli on tugevam ja süsteem võngub, kuid mitte veiniklaasi sagedusega, teate tõenäoliselt seda kriuksumist, kui keegi võimendi ka sisse lülitab palju ja see heli naaseb mikrofoni kaudu.

Häälestushargi ostsillaatoriga kasutasin piide vibratsiooni tuvastamiseks optilist katkestit. See töötas hästi, kas ma võiksin seda korrata klaasist valmistatud asjadega?

Klaas painutab valgust, ehk saaks seda kasutada. Nii ma siis proovisin, et erinevat värvi LED -id säraksid läbi veiniklaasi erineval viisil ja tuvastaksin fototransistoriga kõik muudatused. See ei toiminud. Seejärel proovisin klaasist peegelduvat laserkiirt ja proovisin tuvastada selles tekkivat vibratsiooni. Ka see ei toiminud.

Tööks oli laserkiire koorimine üle klaasi selliselt, et veiniklaas blokeeriks suurema osa valgust, fototransistorisse jõudvat valgust moduleeritakse veiniklaasi vibratsioonidega. Selle seadistuse häda on see, et see on äärmiselt tundlik laseri, klaasi ja detektori väikseimate liigutuste suhtes. Aga see on viis, kuidas ma selle toimima panin.

Samm: rohelised laserid on ohtlikud

Kõigepealt kasutasin rohelist laserit, kuna tean, et roheline laservalgus on valmistatud IR -laseriga ja mittelineaarse kristalliga, mis kahekordistab IR -valguse sageduse roheliseks. Kuid see protsess pole täiuslik, nii et mõni IR -tuli sellest siiski välja tuleb. Odavate roheliste laserite (nt minu omad) puhul pole IR -filtrit selle blokeerimiseks. Ja minu fototransistor on IR -valguse suhtes tundlik. Kuid lõpuks muutusin punaseks laseriks, kui nägin, et laserist tuleb * palju * infrapunakiirgust ja kuna teie silmad sellele ei reageeri, võib see olla ohtlik. Õnneks reageerib minu fototransistor punasele valgusele sama hästi kui IR -le.

4. samm: õige sagedus

Koputades klaasi ja salvestades selle ostsilloskoobile, nägin (vähemalt) kahte sagedust. Üks tundus olevat umbes 100 Hz, mis on väga madal ja teine umbes 800 Hz. See nägi välja nagu sagedus, mida otsisin. Ma ei tahtnud seda 100 Hz, nii et tegin selle blokeerimiseks kõrgpääsfiltri (ja blokeerisin samal ajal madala sagedusega müra, näiteks 50 Hz võrgumüra). Osade õigete väärtuste arvutamiseks kasutasin analoogseadmete filtriviisardit, need ei tee mitte ainult silmapaistvaid elektroonilisi osi, vaid on nende kasutamisel ka väga kasulikud. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Hiljem mõistsin, et 100 Hz võis tekitada kogu klaasi raputamine selle tõttu, et ma seda koputasin.

Samm: silmuse sulgemine

Nüüd andis veiniklaasi koputades mulle ostsilloskoobi peal mõnusaid pilte, nii et oligi aeg valjuhääldiga testida. See töötas koheselt, veiniklaas hakkas resoneerima sagedusega 807 Hz. Sealt edasi oli see lihtne, võimendasin (nüüd filtreeritud) fototransistorilt tulevat signaali ja andsin selle valjuhääldisse.

6. samm: järeldus

Järeldus: RC, LC, kristalli või mõne muu tavaliselt kasutatava sageduse määramise seadme asemel on võimalik teha ostsillaator, millel on veiniklaas, kuid see pole lihtne. Vähemalt pole see lihtne, nagu ma seda tegin. Laseri, veiniklaasi ja fototransistori positsioneerimine on äärmiselt kriitiline, see ei ole ainult millimeeter ette- või tahapoole, vaid sellest on vähem, nagu ma oma vennale ütlesin, mõjutab kuufaas positsioneerimist liiga palju..

Võib -olla teab keegi paremaid ja vähem kriitilisi viise veiniklaasi (ja ei, mikrofon EI tööta) vibratsiooni tuvastamiseks. Palun öelge mulle allolevates kommentaarides.