In Vino Veritas - oscilátor sklenic na víno: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Poté, co jsem dokončil oscilátor ladičky, mě bratr vyzval, abych oscilátor vyrobil pomocí sklenice na víno. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Myslel si, že bude mnohem obtížnější použít jako prvek určující frekvenci sklenici na víno než ladičku. To je.

Každý zná zvuk, který sklenice (vína) vydá, když na ni jemně poklepete, obvykle to zní jako rychle se rozpadající „ping“. Některé, dražší brýle mohou „zpívat“dál, když třete mokrým prstem o okraj. Tento zvuk je způsoben tím, že sklo rychle vibruje zvláštním způsobem. Kulatý tvar skla se změní na elipsy, zpět do kruhu a poté do elips, ale otočí se o 90 stupňů atd. Vzduch vibruje sklem a výsledkem je tón.

Můžete dokonce najít seriózní výzkum vibrací sklenic na víno, stačí si vyhledat Google: „studie akustiky sklenic na víno“a podívejte se na pdf níže. (Přiznám se, že jsem to všechno nečetl)

Krok 1: Zapnutí vibrace sklenice na víno

Když jsem postavil oscilátor ladicí vidlice, bylo snadné vibrovat, stačí, když ho elektromagnet přitáhne opakovaně. Ale se skleněným magnetismem není možnost. Mohl jsem udělat mašinku mechanickým mokrým prstem za neustálého tření skla. Mechanická řešení ale ve skutečnosti nejsou mou silnou stránkou. Pak mě napadlo připojit piezoelektrický prvek (jak najdete na „hudebních“obrázkových kartách), ale nelíbila se mi představa, že by se něco dotýkalo skla. A také by to změnilo přirozenou frekvenci sklenice na víno.

Je možné nechat skleničku vína vibrovat zvukovými vlnami. Myslím, že každý viděl filmové klipy sklenic na víno rozbité silnými zvukovými vlnami. Nepotřeboval jsem tak silný zvuk, říkal jsem si … A tak jsem si vybral obyčejný reproduktor, abych vytvořil zvukové vlny, díky nimž sklo vibruje.

Krok 2: Detekce vibrací

Oscilátor potřebuje uzavřenou smyčku, takže jsem vibrace musel zaregistrovat, zesílit a napájet zpět (se správnou fází) přes reproduktor do sklenice na víno. Jak tyto vibrace detekovat. Ukázalo se, že to byla nejtěžší část.

V televizi jsem viděl chlapce, kteří pracovali pro „třípísmenné organizace“a poslouchali vibrace okenních tabulí, které zase vibrovaly kvůli hlasům v místnosti za nimi, čemuž se říká laserové mikrofony. Říkal jsem si, že by nebylo tak těžké vyrobit si takové zařízení sám, protože sklo, které poslouchám, je vzdálené jen několik milimetrů, stejně jako laser.

Mýlil jsem se. Tyto laserové mikrofony využívají interference původního laserového světla a odraženého světla k detekci vibrací okenních tabulí. Nenapadá mě, jak bych mohl vyrobit zařízení, které by to dělalo. Možná to tu dělá někdo jiný, řekněte mi to prosím v komentářích níže.

Nefunguje ani použití mikrofonu k poslechu sklenice na víno, zvuk vycházející z reproduktoru bude silnější a systém bude oscilovat, ale ne s frekvencí sklenice na víno, možná poznáte pískání, když někdo také zapne zesilovač hodně a ten zvuk se vrací přes mikrofon.

S oscilátorem ladicí vidlice jsem použil optický přerušovač k detekci vibrací prstů. To fungovalo dobře, mohl bych to zopakovat s něčím ze skla?

Sklo ohýbá světlo, možná by to šlo použít. Zkusil jsem tedy s různými barvami prosvítat ledky různých barev a pomocí fototranzistoru detekovat jakékoli změny. Nefungovalo to. Potom jsem zkusil paprsek laserového světla odrážející se od skla a snažil se v něm detekovat jakékoli vibrace. Ani to nefungovalo.

Co fungovalo, bylo přelétnutí laserového paprsku přes sklo takovým způsobem, že sklenice na víno zablokuje většinu světla, světlo, které dosáhne fototranzistoru, je modulováno vibracemi sklenice na víno. Problém tohoto nastavení spočívá v tom, že je extrémně citlivý na nejmenší pohyby laseru, skla a detektoru. Ale je to způsob, jakým jsem to udělal.

Krok 3: Zelené lasery jsou nebezpečné

Nejprve jsem použil zelený laser, protože vím, že zelené laserové světlo se vyrábí pomocí infračerveného laseru a nelineárního krystalu, který zdvojnásobuje frekvenci infračerveného světla na zelené světlo. Ale tento proces není dokonalý, takže z něj stále vychází nějaké IR světlo. U levných zelených laserů (např. Mých) neexistuje žádný IR filtr, který by jej blokoval. A můj fototranzistor je citlivý na infračervené světlo. Nakonec jsem ale přešel na červený laser, když jsem viděl, že z laseru vychází * hodně * IR a protože vaše oči na to nereagují, může to být nebezpečné. Naštěstí můj fototranzistor reaguje stejně dobře na červené světlo jako na IR.

Krok 4: Správná frekvence

Klepnutím na sklo a jeho záznamem na osciloskop jsem viděl (vyskočit) alespoň dvě frekvence. Jeden vypadal, že má asi 100 Hz, což je velmi málo, a druhý kolem 800 Hz. Ten vypadal jako frekvence, kterou jsem hledal. Nechtěl jsem, aby těch 100 Hz, tak jsem udělal high-pass-filtr, abych to zablokoval (a zároveň blokoval nízkofrekvenční šum, jako je 50 Hz hučení sítě). K výpočtu správných hodnot dílů jsem použil Průvodce filtrem od analogových zařízení, které nejenže vytvářejí vynikající elektronické součástky, ale jsou také velmi užitečné při jejich používání. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Později jsem si uvědomil, že 100 Hz mohlo být způsobeno tím, že se celé sklo třáslo na jeho stonku, protože jsem ho poklepal.

Krok 5: Uzavření smyčky

Nyní poklepáním na sklenici vína mi poskytlo několik pěkných obrázků na osciloskopu, takže bylo na čase vyzkoušet s reproduktorem. Fungovalo to okamžitě, sklenice na víno začala rezonovat s frekvencí 807 Hz. Odtamtud to bylo jednoduché, zesílil jsem signál přicházející z (nyní filtrovaného) fototranzistoru a přiváděl jej do reproduktoru.

Krok 6: Závěr

Závěr, je možné vyrobit oscilátor s sklenicí na víno místo RC, LC, krystalu nebo jakéhokoli jiného "běžně používaného zařízení pro určování frekvence, ale není to snadné. Přinejmenším to není snadné, jak jsem to udělal." Umístění laseru, sklenice na víno a fototranzistoru je nesmírně důležité, není to jen o milimetr vpřed nebo vzad, je to méně, jak jsem řekl svému bratrovi, fáze měsíce příliš ovlivňuje umístění.

Možná někdo ví o lepších, méně kritických způsobech detekce vibrací sklenice na víno (a ne, mikrofon NEFUNGUJE) Sdělte mi to prosím v komentářích níže.