În Vino Veritas - un oscilator pentru pahare de vin: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

După ce am terminat un oscilator de diapazon, fratele meu m-a provocat să fac un oscilator folosind o pahară de vin. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

El a crezut că ar fi mai dificil să folosești o pahară de vin decât o diapazonă ca element determinant al frecvenței. Este.

Toată lumea știe sunetul pe care îl face un pahar (de vin) atunci când îl atingeți ușor, de obicei sună ca un „ping” în descompunere rapidă. Unele ochelari mai scumpi pot continua să „cânte” atunci când freci un deget umed peste margine. Sunetul produs de acesta este cauzat de sticla care vibrează rapid într-un mod special. Forma rotundă a sticlei se transformă într-o elipsă, înapoi în cerc și apoi într-o elipsă, dar rotită cu 90 de grade și așa mai departe. Aerul vibrează odată cu sticla și rezultatul este un ton.

Puteți găsi chiar și cercetări serioase despre vibrațiile paharelor de vin, doar Google pentru: „un studiu al acusticii paharelor de vin” și consultați pdf-ul de mai jos. (Recunosc că nu am citit totul)

Pasul 1: Efectuarea vibrației paharului de vin

Când construiesc oscilatorul diapazonului, a fost ușor să-l vibreze, trebuie doar să îl atragi un electromagnet în mod repetat. Dar cu magnetismul sticlei nu este o opțiune. Aș fi putut face o mână cu un deget mecanic umed, frecând în permanență paharul. Dar soluțiile mecanice nu sunt chiar costumul meu puternic. Apoi m-am gândit să atașez un element piezo (așa cum puteți găsi în cardurile ilustrate „muzicale”), dar nu mi-a plăcut ideea ca nimic să atingă sticla. Și ar schimba și frecvența naturală a paharului de vin.

Este posibil să faceți o pahară de vin să vibreze cu undele sonore. Cred că toată lumea a văzut clipuri de filme de pahare de vin spulberate de valuri sonore puternice. Nu aveam nevoie de un sunet atât de puternic, m-am gândit … Așa că am ales un difuzor obișnuit pentru a produce undele sonore care fac ca sticla să vibreze.

Pasul 2: Detectarea vibrațiilor

Un oscilator are nevoie de o buclă închisă, așa că a trebuit să înregistrez vibrațiile, să le amplific și să le alimentez înapoi (cu faza corectă) prin difuzor către paharul de vin. Cum să detectăm aceste vibrații. Ei bine, asta s-a dovedit a fi partea cea mai dificilă.

La televizor am văzut tipi lucrând pentru „organizații cu trei litere” ascultând vibrațiile geamurilor care la rândul lor vibrau din cauza vocilor din camera din spatele ei, cu ceea ce se numește microfoane laser. M-am gândit că nu ar fi atât de dificil să realizez un astfel de dispozitiv, deoarece sticla pe care o ascult este la doar câțiva milimetri distanță, la fel ca și laserul.

M-am înșelat. Aceste microfoane laser utilizează interferența luminii laser originale și a luminii reflectate pentru a detecta vibrațiile geamurilor. Nu pot să mă gândesc la nici un fel în care aș putea face un dispozitiv pentru a face asta. Poate că altcineva de aici o face, vă rog să-mi spuneți în comentariile de mai jos.

Folosirea unui microfon pentru a asculta paharul de vin nu funcționează, sunetul care vine de la difuzor va fi mai puternic și sistemul va oscila, dar nu cu frecvența paharului de vin, probabil că știți scârțâitul atunci când cineva ridică și amplificatorul mult și sunetul respectiv revine printr-un microfon.

Cu oscilatorul diapazonului am folosit un întrerupător optic pentru a detecta vibrațiile dinților. A funcționat bine, aș putea repeta asta cu ceva din sticlă?

Sticla se îndoaie ușor, poate că ar putea fi folosită. Așa că am încercat cu leduri de diferite culori strălucind prin paharul de vin în moduri diferite și detectând orice schimbări cu un tranzistor foto. Nu a funcționat. Apoi am încercat un fascicul de lumină laser care se reflectă pe sticlă și încerc să detectez orice vibrații din ea. Nici asta nu a funcționat.

Ceea ce a funcționat a fost parcurgerea fasciculului laser peste sticlă în așa fel încât sticla de vin să blocheze cea mai mare parte a luminii, lumina care ajunge la tranzistorul foto este modulată cu vibrațiile sticlei de vin. Problema cu această configurare este că este extrem de sensibilă la cea mai mică mișcare a laserului, a sticlei și a detectorului. Dar așa am făcut să funcționeze.

Pasul 3: Laserele verzi sunt periculoase

Mai întâi am folosit un laser verde, deoarece știu că lumina laser verde este făcută cu un laser IR și un cristal neliniar care dublează frecvența luminii IR cu lumina verde. Dar acest proces nu este perfect, astfel încât o lumină IR încă iese din ea. Cu laserele verzi ieftine (de exemplu ale mele) nu există niciun filtru IR care să îl blocheze. Iar tranzistorul meu foto este sensibil la lumina IR. Dar, în cele din urmă, m-am schimbat cu un laser roșu când am văzut că ieșeau din laser * o mulțime de IR și, deoarece ochii tăi nu reacționează la el, acest lucru poate fi periculos. Din fericire tranzistorul meu foto reacționează la fel de bine la lumina roșie ca la IR.

Pasul 4: Frecvența potrivită

Atingând paharul și înregistrându-l pe osciloscop, am văzut (cel puțin) două frecvențe care apar. Unul pare a fi de aproximativ 100 Hz, care este foarte scăzut, iar celălalt în jur de 800 Hz. Acela arăta ca frecvența pe care o căutam. Nu am vrut acele 100 Hz, așa că am făcut un filtru high-pass pentru al bloca (și în același timp să blocheze zgomotul de joasă frecvență, cum ar fi zumzetul de 50 Hz al rețelei). Am folosit Expertul de filtrare de la Analog Devices pentru a calcula valorile corecte ale pieselor, nu numai că fac piese electronice remarcabile, ci sunt și foarte utile în utilizarea lor. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Mai târziu mi-am dat seama că este posibil ca 100 Hz să fi fost produse de întreaga sticlă care se agită pe tija din cauza apăsării mele.

Pasul 5: Închiderea buclei

Apăsând paharul de vin mi-au dat câteva poze frumoase pe osciloscop, așa că a venit timpul să testez cu un difuzor. A funcționat instantaneu, paharul de vin a început să rezoneze cu o frecvență de 807 Hz. De acolo a fost simplu, am amplificat semnalul provenit de la tranzistorul foto (acum filtrat) și l-am alimentat la difuzor.

Pasul 6: Concluzie

Concluzie, este posibil să faci un oscilator cu o pahară de vin în loc de un RC, LC, cristal sau orice alt „dispozitiv de determinare a frecvenței utilizat în mod normal, dar nu este ușor. Cel puțin nu este ușor așa cum am făcut-o. Poziționarea laserului, a paharului de vin și a tranzistorului foto este extrem de critică, nu este doar un milimetru înainte sau înapoi, este mai puțin decât atât, așa cum i-am spus fratelui meu, faza lunii influențează prea mult poziționarea.

Poate cineva cunoaște modalități mai bune, mai puțin critice de a detecta vibrațiile unei pahare de vin (și nu, un microfon NU funcționează) Vă rog să-mi spuneți în comentariile de mai jos.