In Vino Veritas - vīna glāzes oscilators: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Kad biju pabeidzis kamertona oscilatoru, brālis izaicināja mani izgatavot oscilatoru, izmantojot vīna glāzi. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Viņš uzskatīja, ka būtu grūtāk izmantot vīna glāzi nekā kamertoni kā frekvences noteikšanas elementu. Tas ir.

Ikviens zina skaņu, ko rada (vīna) glāze, maigi piesitot tai, parasti tas izklausās pēc ātri sabrukuša "ping". Dažas, dārgākas brilles var turpināt "dziedāt", kad jūs berzējat mitru pirkstu pār malu. Skaņu, ko tas rada, izraisa stikls, kas īpašā veidā ātri vibrē. Stikla apaļā forma mainās par elipsēm, atpakaļ uz apli un pēc tam par elipsēm, bet pagriezta par 90 grādiem utt. Gaiss vibrē kopā ar stiklu, un rezultāts ir tonis.

Jūs pat varat atrast nopietnus pētījumus par vīna glāžu vibrācijām, vienkārši meklējiet Google: "pētījums par vīna glāžu akustiku" un skatiet zemāk esošo pdf. (Es atzīstu, ka neesmu izlasījis visu)

1. solis: vīna stikla vibrācija

Kad es būvēju kamertona oscilatoru, tas bija viegli vibrēt, vienkārši elektromagnēts to atkārtoti piesaista. Bet ar stikla magnētismu tas nav risinājums. Es būtu varējis izgatavot izlīdzinājumu ar mehānisku slapju pirkstu, nepārtraukti berzējot stiklu. Bet mehāniskie risinājumi nav īsti mana stiprā puse. Tad es izdomāju piestiprināt pjezo elementu (kā to var atrast "muzikālajās" attēlu kartītēs), bet man nepatika ideja, ka kaut kas pieskaras stiklam. Un tas mainītu arī vīna glāzes dabisko biežumu.

Ir iespējams likt vīna glāzei vibrēt ar skaņas viļņiem. Es domāju, ka visi ir redzējuši filmu klipus, kuros vīna glāzes tiek sadragātas ar spēcīgiem skaņas viļņiem. Man nevajadzēja tik spēcīgu skaņu, es domāju … Tāpēc es izvēlējos parastu skaļruni, lai radītu skaņas viļņus, kas liek stiklam vibrēt.

2. solis: vibrāciju noteikšana

Oscilatoram ir nepieciešama slēgta cilpa, tāpēc man bija jāreģistrē vibrācijas, jāpastiprina tās un jāpārsniedz (ar pareizo fāzi) caur skaļruni vīna glāzei. Kā noteikt šīs vibrācijas. Nu tas izrādījās visgrūtākais.

Televīzijā esmu redzējis puišus, kas strādā “trīs burtu organizācijās”, klausoties logu rūtis, kas savukārt vibrēja balsu dēļ aiz tās esošajā telpā, ar tā sauktajiem lāzera mikrofoniem. Es domāju, ka pašam nebūs tik grūti izgatavot šādu ierīci, jo stikls, kuru klausos, atrodas tikai dažu milimetru attālumā, tāpat kā lāzers.

ES kļūdījos. Šie lāzera mikrofoni izmanto sākotnējās lāzera gaismas un atstarotās gaismas traucējumus, lai noteiktu logu stiklu vibrācijas. Es nevaru iedomāties, kā es varētu izveidot ierīci, kas to darītu. Varbūt kāds cits to dara, lūdzu, pastāstiet man zemāk esošajos komentāros.

Arī mikrofona izmantošana vīna glāzes klausīšanai nedarbojas, skaļrunis atskanēs spēcīgāk un sistēma svārstīsies, bet ne ar vīna glāzes frekvenci, jūs, iespējams, zināt čīkstēšanu, kad kāds arī ieslēdz pastiprinātāju daudz un šī skaņa atgriežas caur mikrofonu.

Ar kamertona oscilatoru es izmantoju optisko pārtraucēju, lai noteiktu zaru vibrācijas. Tas strādāja labi, vai es varētu to atkārtot ar kaut ko no stikla?

Stikls izliek gaismu, varbūt to varētu izmantot. Tāpēc es mēģināju ar dažādu krāsu gaismas diodēm, kas dažādos veidos spīd cauri vīna glāzei, un ar foto tranzistoru noteikt jebkādas izmaiņas. Tas neizdevās. Tad es izmēģināju lāzera gaismas staru, kas atstarojas no stikla un mēģina noteikt vibrācijas tajā. Arī tas neizdevās.

Tas, kas strādāja, bija lāzera staru pārsmērēšana pa stiklu tā, lai vīna glāze bloķētu lielāko daļu gaismas, un gaisma, kas sasniedz fototransistoru, tiek modulēta ar vīna glāzes vibrācijām. Šīs iestatīšanas problēma ir tā, ka tā ir ārkārtīgi jutīga pret vismazākajām lāzera, stikla un detektora kustībām. Bet tā es liku strādāt.

3. solis: zaļie lāzeri ir bīstami

Vispirms es izmantoju zaļo lāzeru, jo es zinu, ka zaļā lāzera gaisma ir izgatavota ar IR lāzeru un nelineāru kristālu, kas divkāršo IS gaismas frekvenci līdz zaļai gaismai. Bet šis process nav ideāls, tāpēc no tā joprojām izplūst kāda IR gaisma. Ar lētajiem zaļajiem lāzeriem (piemēram, maniem) nav IR filtra, kas to bloķētu. Un mans foto tranzistors ir jutīgs pret IR gaismu. Bet galu galā es pārgāju uz sarkanu lāzeru, kad ieraudzīju, ka no lāzera izplūst * daudz * IR un jūsu acis uz to nereaģē, tas var būt bīstami. Par laimi mans foto tranzistors tikpat labi reaģē uz sarkano gaismu kā uz IR.

4. solis: pareizā frekvence

Pieskaroties stiklam un ierakstot to osciloskopā, es redzēju (vismaz) divas frekvences. Viens šķita aptuveni 100 Hz, kas ir ļoti zems, bet otrs - aptuveni 800 Hz. Tas izskatījās pēc frekvences, kuru es meklēju. Es negribēju to 100 Hz, tāpēc es izveidoju augstas caurlaidības filtru, lai to bloķētu (un vienlaikus bloķētu zemfrekvences troksni, piemēram, tīkla 50 Hz dūkšanu). Es izmantoju analogo ierīču filtra vedni, lai aprēķinātu detaļu pareizās vērtības, tās ne tikai veido izcilas elektroniskās detaļas, bet arī ir ļoti noderīgas to lietošanā. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Vēlāk es sapratu, ka 100 Hz, iespējams, ir radījis viss stikls, kas tam kratot, jo es to pieskaros.

5. darbība: cilpas aizvēršana

Tagad, pieskaroties vīna glāzei, man uz osciloskopa parādījās jaukas bildes, tāpēc bija pienācis laiks pārbaudīt ar skaļruni. Tas darbojās uzreiz, vīna glāze sāka rezonēt ar 807 Hz frekvenci. No turienes tas bija vienkārši, es pastiprināju signālu, kas nāk no (tagad filtrētā) foto tranzistora, un padevu to skaļrunim.

6. darbība. Secinājums

Secinājums, ir iespējams izgatavot oscilatoru ar vīna glāzi, nevis RC, LC, kristālu vai jebkuru citu parasti lietotu frekvences noteikšanas ierīci, bet tas nav viegli. Vismaz nav viegli, kā es to darīju. Lāzera, vīna glāzes un foto tranzistora novietojums ir ārkārtīgi kritisks, tas nav tikai milimetrs uz priekšu vai atpakaļ, tas ir mazāks par to, kā es teicu savam brālim, Mēness fāze pārāk daudz ietekmē pozicionēšanu.

Varbūt kāds zina labākus, mazāk kritiskus veidus, kā noteikt vīna glāzes vibrācijas (un nē, mikrofons NEDRĪKST) Lūdzu, pastāstiet man zemāk esošajos komentāros.