In Vino Veritas - oscilator za vinsko steklo: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ko sem končal z oscilatorjem uglaševalnih vilic, me je brat izzval, naj z vinskim kozarcem naredim oscilator. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Mislil je, da bi bilo težje uporabiti kozarec za vino kot uglaševalnik kot element za določanje frekvence. Je.

Vsi poznajo zvok (vinskega) kozarca, ko se ga nežno dotaknete, običajno zveni kot hitro razpadajoč "ping". Nekatera, dražja očala lahko »pevajo«, ko z robom podrgnete moker prst. Zvok, ki ga proizvaja, nastane zaradi stekla, ki na poseben način hitro vibrira. Okrogla oblika stekla se spremeni v elipse, nazaj v krog in nato v elipse, vendar obrnjena za 90 stopinj itd. Zrak vibrira s steklom in rezultat je ton.

Lahko celo najdete resne raziskave o vibracijah kozarcev, samo Google za: "študijo akustike vinskih kozarcev" in si oglejte spodnji pdf. (Priznam, da nisem vsega prebral)

1. korak: Ustvarjanje vibriranja vinskega stekla

Ko sem sestavil oscilator vilic za uglaševanje, je bilo enostavno vibrirati, le elektromagnet ga je vedno znova pritegnil. Toda s steklenim magnetizmom ni možnosti. Lahko bi naredil pripomoček z mehanskim mokrim prstom in nenehno drgnil steklo. Toda mehanske rešitve v resnici niso moja močna stran. Nato sem pomislil na pritrditev piezo elementa (kot ga najdete v "glasbenih" slikovnih karticah), vendar mi ni bila všeč ideja, da bi se kaj dotaknilo stekla. To bi spremenilo tudi naravno frekvenco kozarca.

Možno je, da steklenice vibrirajo z zvočnimi valovi. Predvidevam, da so vsi videli filmske posnetke kozarcev, ki jih razbijejo močni zvočni valovi. Nisem potreboval tako močnega zvoka, sem si mislil … Zato sem izbral navaden zvočnik za ustvarjanje zvočnih valov, zaradi katerih steklo vibrira.

2. korak: Zaznavanje vibracij

Oscilator potrebuje zaprto zanko, zato sem moral vibracije registrirati, jih ojačati in jih preko zvočnika (s pravilno fazo) vrniti nazaj v vinsko kozarec. Kako zaznati te vibracije. No, to se je izkazalo za najtežji del.

Na televiziji sem videl fante, ki delajo za "tričrkovne organizacije", ki poslušajo vibracije okenskih stekel, ki pa so vibrirala zaradi glasov v sobi za njo, s tako imenovanimi laserskimi mikrofoni. Mislil sem, da ne bo tako težko narediti takšne naprave, saj je steklo, ki ga poslušam, le nekaj milimetrov stran kot laser.

Motil sem se. Ti laserski mikrofoni uporabljajo motnje prvotne laserske svetlobe in odbite svetlobe za zaznavanje vibracij okenskih stekel. Ne morem si zamisliti načina, da bi to naredil. Mogoče kdo drug tukaj, prosim, povejte mi v spodnjih komentarjih.

Tudi uporaba mikrofona za poslušanje kozarca ne deluje, zvok, ki prihaja iz zvočnika, bo močnejši in sistem bo nihal, vendar ne s frekvenco vinskega kozarca, morda poznate škripanje, ko tudi nekdo vklopi ojačevalnik veliko in ta zvok se vrne prek mikrofona.

Z oscilatorjem uglaševalnih vilic sem uporabil optični prekinitelj za zaznavanje vibracij zobcev. To je dobro delovalo, ali bi lahko to ponovil s steklenim?

Steklo se zlahka upogiba, morda bi ga lahko uporabili. Zato sem poskušal z LED diodami različnih barv, ki so sijale skozi vinsko kozarec na različne načine, in zaznati vse spremembe s foto tranzistorjem. Ni delovalo. Nato sem poskusil laserski žarek, ki se odbija od stekla, in poskušal zaznati vse vibracije v njem. Tudi to ni delovalo.

Kar je uspelo, je bil laserski žarek preletiti po steklu tako, da bi steklo blokiralo večino svetlobe, svetloba, ki doseže fototranzistor, je modulirana z vibracijami kozarca. Težava pri tej nastavitvi je, da je zelo občutljiva na najmanjše premike laserja, stekla in detektorja. Ampak to je način, kako sem uspel.

3. korak: Zeleni laserji so nevarni

Najprej sem uporabil zeleni laser, saj vem, da je zelena laserska svetloba narejena z IR laserjem in nelinearnim kristalom, ki podvoji frekvenco IR svetlobe na zeleno svetlobo. Toda ta proces ni popoln, zato iz njega še vedno prihaja nekaj IR svetlobe. Pri poceni zelenih laserjih (na primer mojem) ni IR filtra, ki bi ga blokiral. In moj foto tranzistor je občutljiv na IR svetlobo. Na koncu pa sem prešel na rdeč laser, ko sem videl, da iz laserja prihaja * veliko * IR -ja in ker vaše oči nanj ne reagirajo, je to lahko nevarno. Na srečo se moj foto tranzistor enako dobro odziva na rdečo luč kot na IR.

4. korak: Prava frekvenca

Z dotikom stekla in snemanjem na osciloskopu sem videl (vsaj) dve frekvenci. Zdi se, da je ena približno 100 Hz, kar je zelo nizko, druga pa okoli 800 Hz. Ta je bil videti kot frekvenca, ki sem jo iskal. Nisem želel teh 100 Hz, zato sem naredil visokoprepustni filter, ki ga je blokiral (in hkrati blokiral nizkofrekvenčni hrup, na primer 50 Hz hrup omrežja). Za izračun pravilnih vrednosti delov sem uporabil čarovnika za filtre podjetja Analog Devices, ki ne samo da izdeluje izjemne elektronske dele, ampak je tudi zelo koristen pri njihovi uporabi. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Kasneje sem spoznal, da je 100 Hz morda nastalo, ker se je celo steklo treselo ob steblu, ker sem ga tapkal.

5. korak: Zapiranje zanke

Zdaj, ko sem tapkal vinski kozarec, sem dobil nekaj lepih slik na osciloskopu, zato je bil čas, da ga preizkusim z zvočnikom. Delovalo je takoj, kozarec je začel odmevati s frekvenco 807 Hz. Od tam je bilo preprosto, ojačal sem signal, ki prihaja iz (zdaj filtriranega) fototranzistorja in ga posredoval v zvočnik.

6. korak: Zaključek

Sklepno je, da je mogoče namesto RC, LC, kristala ali katere koli druge "običajno uporabljene naprave za določanje frekvence" narediti oscilator s kozarcem za vino, vendar to ni enostavno. Vsaj ni tako enostavno, kot sem to naredil. Pozicioniranje laserja, vinskega kozarca in fototranzistorja je izredno kritično, ni le milimeter naprej ali nazaj, ampak manj kot to, kot sem rekel bratu, faza lune preveč vpliva na pozicioniranje.

Mogoče kdo pozna boljše, manj kritične načine zaznavanja vibracij kozarca za vino (in ne, mikrofon NE deluje) Prosim, povejte mi v spodnjih komentarjih.