In Vino Veritas - viinilasin oskillaattori: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Kun olin lopettanut äänihaarukkaoskillaattorin, veljeni haastoi minut tekemään oskillaattorin viinilasilla. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Hän ajatteli, että olisi vaikeampaa käyttää viinilasia kuin virityshaarukkaa taajuutta määrittävänä elementtinä. Se on.

Kaikki tietävät äänen, jonka (viini) lasi antaa, kun napautat sitä varovasti, yleensä se kuulostaa nopeasti hajoavalta "pingiltä". Jotkut kalliimmat lasit voivat jatkaa "laulamista", kun hierot märää sormea reunan yli. Tämän tuottaman äänen aiheuttaa lasi, joka värisee nopeasti erityisellä tavalla. Lasin pyöreä muoto muuttuu ellipsiksi, takaisin ympyräksi ja sitten ellipsiksi, mutta 90 astetta käännettynä jne. Ilma värisee lasin mukana ja tuloksena on ääni.

Voit jopa löytää vakavaa tutkimusta viinilasien tärinästä, vain Googlesta: "tutkimus viinilasin akustiikasta" ja katso alla oleva pdf. (Myönnän, etten ole lukenut kaikkea)

Vaihe 1: Viinilasin väristäminen

Kun rakennan äänihaarukkaoskillaattorin, sen väristäminen oli helppoa, sinulla on vain sähkömagneetti, joka houkuttelee sitä toistuvasti. Mutta lasimagneetilla ei ole vaihtoehto. Olisin voinut tehdä laitteen mekaanisella märällä sormella hankaamalla lasia jatkuvasti. Mutta mekaaniset ratkaisut eivät todellakaan ole vahvuuteni. Sitten ajattelin kiinnittää pietsoelementin (kuten "musiikillisista" kuvakorteista löytyy), mutta en pitänyt ajatuksesta, että mikään koskisi lasia. Ja se muuttaisi myös viinilasin luonnollista taajuutta.

On mahdollista saada viinilasi värähtelemään ääniaaltojen avulla. Luulen, että kaikki ovat nähneet elokuvaleikkeitä viinilasista, jotka ovat särkyneet voimakkailla ääniaalloilla. En tarvinnut niin voimakasta ääntä, ajattelin… Joten valitsin tavallisen kaiuttimen tuottamaan ääniaallot, jotka saavat lasin värähtelemään.

Vaihe 2: Värähtelyjen havaitseminen

Oskillaattori tarvitsee suljetun silmukan, joten minun piti rekisteröidä värähtelyt, vahvistaa niitä ja syöttää ne takaisin (oikean vaiheen kanssa) kaiuttimen kautta viinilasille. Kuinka tunnistaa nämä värähtelyt. No se osoittautui vaikeimmaksi osaksi.

Televisiossa olen nähnyt kavereita, jotka työskentelevät "kolmen kirjaimen organisaatioissa" kuuntelemassa ikkunaruutujen värähtelyjä, jotka puolestaan värähtelevät takana olevien huoneiden ääniä, niin kutsutulla lasermikrofonilla. Luulin, ettei olisi kovin vaikeaa tehdä sellaista laitetta itse, koska kuuntelemani lasi on vain muutaman millimetrin päässä, kuten laserkin.

Olin väärässä. Nämä lasermikrofonit käyttävät alkuperäisen laservalon ja heijastuneen valon häiriöitä havaitakseen ikkunapaneelien värähtelyt. En keksi mitään keinoa, jolla voisin tehdä sellaisen laitteen. Ehkä joku muu täällä tekee, kerro minulle alla olevissa kommenteissa.

Mikrofonin käyttäminen viinilasin kuuntelemiseen ei myöskään toimi, kaiuttimesta tuleva ääni on voimakkaampaa ja järjestelmä värähtelee, mutta ei viinilasin taajuudella, tiedät ehkä kirisen, kun joku myös kytkee vahvistimen ylös paljon ja ääni palaa mikrofonin kautta.

Säätöhaarukan oskillaattorilla käytin optista keskeytintä havaitsemaan piikkien tärinä. Se toimi hyvin, voisinko toistaa sen lasista?

Lasi taivuttaa valoa, ehkä sitä voitaisiin käyttää. Joten yritin eri väristen ledien kanssa, jotka loistivat viinilasin läpi eri tavoin, ja havaitsin muutokset valotransistorilla. Se ei toiminut. Sitten kokeilin lasista heijastavaa lasersäteilyä ja yritin havaita sen värähtelyjä. Sekään ei toiminut.

Mikä teki työtä, oli lasersäteen kuoriminen lasin läpi niin, että viinilasi peitti suurimman osan valosta, valotransistoriin saapuva valo moduloidaan viinilasin värähtelyillä. Tämän kokoonpanon ongelmana on, että se on erittäin herkkä laserin, lasin ja ilmaisimen pienimmillekin liikkeille. Mutta näin sain sen toimimaan.

Vaihe 3: Vihreät laserit ovat vaarallisia

Käytin ensin vihreää laseria, koska tiedän, että vihreä laservalo on tehty IR -laserilla ja epälineaarisella kiteellä, joka kaksinkertaistaa IR -valon taajuuden vihreäksi. Mutta tämä prosessi ei ole täydellinen, joten siitä tulee edelleen IR -valoa. Halvoilla vihreillä laserilla (esim. Minun) ei ole IR -suodatinta sen estämiseksi. Ja valokuvatransistorini on herkkä IR -valolle. Mutta lopulta muutin punaiseksi laseriksi, kun näin, että laserista tuli * paljon * IR: tä ja koska silmäsi eivät reagoi siihen, se voi olla vaarallista. Onneksi valokuvatransistorini reagoi yhtä hyvin punaiseen valoon kuin IR.

Vaihe 4: Oikea taajuus

Napauttamalla lasia ja tallentamalla se oskilloskoopille, näin (ainakin) kaksi taajuutta. Toinen näytti olevan noin 100 Hz, joka on hyvin alhainen ja toinen noin 800 Hz. Se näytti etsimältäni taajuudelta. En halunnut tuota 100 Hz: ää, joten tein ylipäästösuodattimen estämään sen (ja samalla estämään matalataajuisen kohinan, kuten verkon 50 Hz: n humina). Laskin analogisten laitteiden ohjattua suodatintoimintoa osien oikeiden arvojen laskemiseen, ne eivät ainoastaan tee erinomaisia elektronisia osia, vaan ovat myös erittäin hyödyllisiä niiden käytössä. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Myöhemmin tajusin, että 100 Hz on saattanut syntyä koko lasin ravistamalla sen varren, koska napautin sitä.

Vaihe 5: Silmukan sulkeminen

Nyt viinilasin napauttaminen antoi minulle hienoja kuvia oskilloskoopilla, joten oli aika testata kaiuttimella. Se toimi heti, viinilasi alkoi resonoida 807 Hz: n taajuudella. Sieltä se oli yksinkertaista, vahvistin (nyt suodatetusta) valotransistorista tulevan signaalin ja syötin sen kaiuttimeen.

Vaihe 6: Johtopäätös

Johtopäätös: On mahdollista tehdä oskillaattori viinilasilla RC: n, LC: n, kristallin tai minkä tahansa muun normaalisti käytetyn taajuudenmäärityslaitteen sijaan, mutta se ei ole helppoa. Ei ainakaan ole helppoa, kuten tein. Laserin, viinilasin ja valotransistorin sijoittaminen on erittäin kriittistä, se ei ole vain millimetriä eteenpäin tai taaksepäin, se on pienempi kuin, kuten sanoin veljelleni, kuun vaihe vaikuttaa paikannukseen liikaa.

Ehkä joku tietää parempia, vähemmän kriittisiä tapoja havaita viinilasin värähtelyt (ja ei, mikrofoni EI toimi) Kerro minulle alla olevissa kommenteissa.