In Vino Veritas - egy pohár oszcillátor: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Miután befejeztem a hangvilla oszcillátort, a bátyám kihívott, hogy készítsek oszcillátort egy borospohár segítségével. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Úgy gondolta, hogy a borospoharat nehezebb használni, mint a hangvillát gyakoriság -meghatározó elemként. Ez.

Mindenki ismeri a (bor) pohár hangját, amikor finoman megérinti, általában gyorsan bomló "ping" -nek hangzik. Néhány drágább szemüveg tovább énekelhet, ha nedves ujját a szélére dörzsöli. A hangot az okozza, hogy az üveg különleges módon gyorsan vibrál. Az üveg kerek alakja ellipszissé változik, vissza körbe, majd ellipszissé, de 90 fokkal elforgatva stb. A levegő vibrál az üveggel, és hangjelzés az eredmény.

Sőt komoly kutatásokat is találhat a borospoharak rezgéseiről, csak google -oljon: "tanulmány a borospohár akusztikájáról", és tekintse meg az alábbi pdf -et. (Bevallom, nem olvastam végig)

Lépés: A borosüveg vibrálása

Amikor megépítettem a hangvilla oszcillátort, könnyű volt rezegni, csak egy elektromágnes vonzza újra. De az üvegmágnesesség nem opció. Készíthettem volna egy szerkezetet egy mechanikus nedves ujjal, folyamatosan dörzsölve az üveget. De a mechanikai megoldások nem igazán az erősségem. Aztán gondoltam egy piezo elemet csatolni (ahogy a "zenei" képeslapokon is megtalálható), de nem tetszett az ötlet, hogy bármi megérintse az üveget. És ez megváltoztatná a borospohár természetes gyakoriságát is.

Lehetőség van egy borospohár rezgésére hanghullámokkal. Gondolom, mindenki látott már borospoharakról készült filmklipeket, amelyeket erős hanghullámok törtek szét. Nem volt szükségem ilyen erőteljes hangra, azt hittem … Így hát egy közönséges hangszórót választottam, hogy előállítsam azokat a hanghullámokat, amelyek rezegtetik az üveget.

2. lépés: A rezgések észlelése

Az oszcillátornak zárt hurokra van szüksége, ezért regisztrálnom kellett a rezgéseket, erősítenem kellett és vissza kellett adnom (a megfelelő fázissal) a hangszórón keresztül a borospohárba. Hogyan lehet felismerni ezeket a rezgéseket. Nos, ez bizonyult a legnehezebb résznek.

Láttam a tévében olyan embereket, akik "három betűs szervezetnél" dolgoztak, és az úgynevezett lézermikrofonokkal hallgatták az ablaktáblák rezgéseit, amelyek viszont rezegtek a mögötte lévő szoba hangjai miatt. Azt hittem, nem lesz olyan nehéz saját maga elkészíteni egy ilyen eszközt, mivel az üveg, amelyet hallgatok, csak néhány milliméterre van, mint a lézer.

Tévedtem. Ezek a lézermikrofonok az eredeti lézerfény és a visszavert fény interferenciáját használják az ablaktáblák rezgésének észlelésére. Elképzelni sem tudom, hogyan tudnék ilyen eszközt készíteni. Talán van itt valaki, kérem, mondja meg nekem az alábbi megjegyzésekben.

Mikrofon használata a borospohár hallgatásához sem működik, a hangszóróból érkező hang erősebb lesz, és a rendszer rezegni fog, de nem a borospohár frekvenciájával, valószínűleg ismeri a nyikorgást, amikor valaki fel is kapcsolja az erősítőt sokat, és ez a hang egy mikrofonon keresztül tér vissza.

A hangvilla oszcillátorral optikai megszakítót használtam a fogak rezgésének észlelésére. Ez jól működött, ismételhetném ezt valami üvegből készült anyaggal?

Az üveg megvilágítja a fényt, talán ezt ki lehetne használni. Így megpróbáltam különböző színű LED -ekkel, amelyek különböző módon csillogtak a borospohárban, és fotó tranzisztorral észleltem az esetleges változásokat. Nem sikerült. Aztán kipróbáltam egy lézer fénysugarat, amely visszaverődik az üvegről, és megpróbálom észlelni az esetleges rezgéseket. Ez sem sikerült.

A lényeg az volt, hogy a lézersugarat az üvegben átsikítsák oly módon, hogy a borospohár elzárja a fény nagy részét, a fototranzisztorhoz érkező fényt pedig a borospohár rezgései modulálják. Ezzel a beállítással az a baj, hogy rendkívül érzékeny a lézer, az üveg és az érzékelő legkisebb mozgására is. De így működtem.

3. lépés: A zöld lézerek veszélyesek

Először zöld lézert használtam, mivel tudom, hogy a zöld lézerfény infravörös lézerrel és nemlineáris kristállyal készül, amely megduplázza az infravörös fény zöldre való frekvenciáját. De ez a folyamat nem tökéletes, így némi infravörös fény is kialszik belőle. Az olcsó zöld lézereknél (pl. Az enyém) nincs infravörös szűrő, amely elzárja. A fotótranzisztorom pedig érzékeny az infravörös fényre. De végül vörös lézerre váltottam, amikor láttam, hogy * sok * IR jön ki a lézerből, és mivel a szeme nem reagál rá, ez veszélyes lehet. Szerencsére a fototranzisztorom ugyanolyan jól reagál a vörös fényre, mint az IR -re.

4. lépés: A megfelelő gyakoriság

Az üvegre koppintva és az oszcilloszkópon rögzítve azt láttam, hogy (legalább) két frekvencia bukkan fel. Az egyik körülbelül 100 Hz volt, ami nagyon alacsony, a másik pedig 800 Hz körül. Ez úgy nézett ki, mint a frekvencia, amit kerestem. Nem akartam ezt a 100 Hz-et, ezért készítettem egy felüláteresztő szűrőt, amely blokkolja (és ezzel egyidejűleg blokkolja az alacsony frekvenciájú zajt, például a hálózati 50 Hz-es zümmögést). Az analóg eszközök szűrővarázslóját használtam az alkatrészek helyes értékeinek kiszámításához, nemcsak kiváló elektronikai alkatrészeket készítenek, hanem nagyon hasznosak a használatukban is. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Később rájöttem, hogy a 100 Hz -t a rajta remegő üveg okozhatta a koppintásom miatt.

5. lépés: A hurok lezárása

Most, hogy megérintettem a borospoharat, szép képeket kaptam az oszcilloszkópról, így ideje volt hangszóróval tesztelni. Azonnal működött, a borospohár rezonálni kezdett 807 Hz frekvenciával. Innentől egyszerű volt, felerősítettem a (most szűrt) fototranzisztorból érkező jelet, és tápláltam a hangszóróba.

6. lépés: Következtetés

Következtetés: lehetséges RC, LC, kristály vagy bármilyen más általában használt frekvenciameghatározó eszköz helyett borospohárral rendelkező oszcillátor készítése, de ez nem könnyű. Legalábbis nem könnyű, ahogy én csináltam. A lézer, a borospohár és a fototranzisztor elhelyezése rendkívül kritikus, nem csak egy milliméter előre vagy hátra, hanem ennél is kevesebb, mint mondtam a bátyámnak, a holdfázis túlságosan befolyásolja a pozicionálást.

Talán valaki tud jobb, kevésbé kritikus módszereket egy borospohár rezgésének észlelésére (és nem, a mikrofon NEM működik) Kérem, mondja meg az alábbi megjegyzésekben.