In Vino Veritas - a Wineglass Oscillator: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Αφού τελείωσα έναν ταλαντωτή πιρούνι, ο αδελφός μου με πρόκλησε να φτιάξω έναν ταλαντωτή χρησιμοποιώντας ένα ποτήρι κρασιού. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Πίστευε ότι θα ήταν πιο δύσκολο να χρησιμοποιηθεί ένα ποτήρι από ένα πιρούνι συντονισμού ως στοιχείο καθορισμού της συχνότητας. Είναι.

Όλοι γνωρίζουν τον ήχο που κάνει ένα ποτήρι (κρασί) όταν το χτυπάτε απαλά, συνήθως ακούγεται σαν ένα γρήγορο σάπιο «πινγκ». Μερικά, πιο ακριβά γυαλιά μπορούν να συνεχίσουν να "τραγουδούν" όταν τρίβετε ένα βρεγμένο δάχτυλο στην άκρη. Ο ήχος που παράγεται προκαλείται από τη γρήγορη δόνηση του γυαλιού με έναν ιδιαίτερο τρόπο. Το στρογγυλό σχήμα του γυαλιού μετατρέπεται σε έλλειψη, πίσω σε κύκλο και έπειτα σε έλλειψη αλλά περιστρέφεται κατά 90 μοίρες κ.ο.κ. Ο αέρας δονείται με το γυαλί και το αποτέλεσμα είναι ένας τόνος.

Μπορείτε ακόμη να βρείτε σοβαρή έρευνα σχετικά με τους κραδασμούς των ποτηριών κρασιού, μόνο στο Google για: "μια μελέτη ακουστικής ποτηριού" και δείτε το παρακάτω pdf. (Ομολογώ ότι δεν τα διάβασα όλα)

Βήμα 1: Δόνηση του ποτηριού

Όταν κατασκευάζω τον ταλαντωτή διακλάδωσης, το να δονείται ήταν εύκολο, απλώς έχετε έναν ηλεκτρομαγνήτη που τον προσελκύει επανειλημμένα. Αλλά με μαγνητισμό γυαλιού δεν είναι επιλογή. Θα μπορούσα να είχα κάνει μια αντιγραφή με ένα μηχανικό βρεγμένο δάχτυλο, τρίβοντας συνεχώς το ποτήρι. Αλλά οι μηχανικές λύσεις δεν είναι πραγματικά το ισχυρό μου κοστούμι. Τότε σκέφτηκα να επισυνάψω ένα πιεζοστοιχείο (όπως μπορείτε να το βρείτε στις «μουσικές» κάρτες εικόνων), αλλά δεν μου άρεσε η ιδέα να αγγίζει κάτι το γυαλί. Και θα άλλαζε και τη φυσική συχνότητα του ποτηριού.

Είναι δυνατή η δόνηση ενός ποτηριού με ηχητικά κύματα. Υποθέτω ότι όλοι έχουν δει κινηματογραφικά κλιπ ποτηριών κρασιού να σπάνε με ισχυρά ηχητικά κύματα. Δεν χρειαζόμουν τόσο ισχυρό ήχο, σκέφτηκα … Έτσι επέλεξα ένα συνηθισμένο ηχείο για να παράγω τα ηχητικά κύματα που κάνουν το γυαλί να δονείται.

Βήμα 2: Ανίχνευση των Δονήσεων

Ένας ταλαντωτής χρειάζεται κλειστό βρόχο, οπότε έπρεπε να καταγράψω τους κραδασμούς, να τους ενισχύσω και να τους επαναφέρω (με τη σωστή φάση) μέσω του μεγαφώνου στο ποτήρι. Πώς να εντοπίσετε αυτές τις δονήσεις. Λοιπόν, αυτό αποδείχθηκε το πιο δύσκολο μέρος.

Στην τηλεόραση έχω δει παιδιά που εργάζονται για "οργανισμούς τριών γραμμάτων" ακούγοντας τους κραδασμούς των τζαμιών που με τη σειρά τους δονούσαν λόγω των φωνών στο δωμάτιο πίσω από αυτό, με αυτό που ονομάζεται λέιζερ-μικρόφωνα. Σκέφτηκα ότι δεν θα ήταν τόσο δύσκολο να φτιάξω μια τέτοια συσκευή μόνος μου καθώς το γυαλί που ακούω είναι μόλις λίγα χιλιοστά μακριά όπως και το λέιζερ.

Εκανα λάθος. Αυτά τα μικρόφωνα λέιζερ χρησιμοποιούν την παρεμβολή του αρχικού φωτός λέιζερ και του ανακλώμενου φωτός για τον εντοπισμό των κραδασμών των υαλοπινάκων. Δεν μπορώ να σκεφτώ πώς θα μπορούσα να φτιάξω μια συσκευή για να το κάνω αυτό. Maybeσως το κάνει κάποιος άλλος εδώ, πείτε μου στα παρακάτω σχόλια.

Η χρήση μικροφώνου για να ακούσετε το ποτήρι δεν λειτουργεί επίσης, ο ήχος που προέρχεται από το μεγάφωνο θα είναι ισχυρότερος και το σύστημα θα ταλαντεύεται, αλλά όχι με τη συχνότητα του ποτηριού, ίσως γνωρίζετε το τσίριγμα όταν κάποιος ενεργοποιεί επίσης τον ενισχυτή πολύ και αυτός ο ήχος επιστρέφει μέσω μικροφώνου.

Με τον ταλαντωτή πιρούνι χρησιμοποίησα έναν οπτικό διακόπτη για να ανιχνεύσω τους κραδασμούς των δοντιών. Αυτό λειτούργησε καλά, μπορώ να το επαναλάβω με κάτι από γυαλί;

Το γυαλί λυγίζει το φως, ίσως αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί. Δοκίμασα, λοιπόν, με λαμπτήρες διαφορετικών χρωμάτων να λάμπουν στο ποτήρι με διαφορετικούς τρόπους και να εντοπίσω τυχόν αλλαγές με ένα τρανζίστορ φωτογραφιών. Δεν λειτούργησε. Στη συνέχεια, δοκίμασα μια δέσμη φωτός λέιζερ που αντανακλά το γυαλί και προσπαθούσα να εντοπίσω τυχόν κραδασμούς σε αυτό. Ούτε αυτό λειτούργησε.

Αυτό που λειτούργησε ήταν η απομάκρυνση της ακτίνας λέιζερ στο γυαλί με τέτοιο τρόπο ώστε το ποτήρι να μπλοκάρει το μεγαλύτερο μέρος του φωτός, το φως που φτάνει στο τρανζίστορ φωτογραφιών διαμορφώνεται με τους κραδασμούς του ποτηριού. Το πρόβλημα με αυτήν τη ρύθμιση είναι ότι είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στις μικρότερες κινήσεις του λέιζερ, του γυαλιού και του ανιχνευτή. Αλλά είναι ο τρόπος που το έκανα να λειτουργεί.

Βήμα 3: Τα πράσινα λέιζερ είναι επικίνδυνα

Πρώτα χρησιμοποίησα ένα πράσινο λέιζερ καθώς γνωρίζω ότι το πράσινο φως λέιζερ κατασκευάζεται με λέιζερ IR και έναν μη γραμμικό κρύσταλλο που διπλασιάζει τη συχνότητα του φωτός IR σε πράσινο φως. Αλλά αυτή η διαδικασία δεν είναι τέλεια, οπότε εξακολουθεί να βγαίνει φως IR. Με τα φθηνά πράσινα λέιζερ (π.χ. το δικό μου) δεν υπάρχει φίλτρο IR για να το μπλοκάρει. Και το τρανζίστορ φωτογραφιών μου είναι ευαίσθητο στο φως IR. Αλλά στο τέλος άλλαξα σε κόκκινο λέιζερ όταν είδα ότι υπήρχε * πολύ * IR από το λέιζερ και καθώς τα μάτια σας δεν αντιδρούν σε αυτό, αυτό μπορεί να είναι επικίνδυνο. Ευτυχώς, το τρανζίστορ φωτογραφιών μου αντιδρά εξίσου καλά στο κόκκινο φως, όπως στο IR.

Βήμα 4: Η σωστή συχνότητα

Χτυπώντας το ποτήρι και καταγράφοντάς το στον παλμογράφο είδα (τουλάχιστον) να εμφανίζονται δύο συχνότητες. Το ένα φάνηκε να είναι περίπου 100 Hz, το οποίο είναι πολύ χαμηλό και το άλλο περίπου 800 Hz. Αυτό έμοιαζε με τη συχνότητα που έψαχνα. Δεν ήθελα αυτά τα 100 Hz, οπότε έκανα ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης για να το μπλοκάρει (και ταυτόχρονα να αποκλείσω θόρυβο χαμηλής συχνότητας, όπως το βόμβο 50 Hz του δικτύου). Χρησιμοποίησα τον Οδηγό φίλτρου από αναλογικές συσκευές για να υπολογίσω τις σωστές τιμές των εξαρτημάτων, όχι μόνο δημιουργούν εξαιρετικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα, είναι επίσης πολύ χρήσιμα με τη χρήση τους. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Αργότερα συνειδητοποίησα ότι τα 100 Hz μπορεί να έχουν παραχθεί από ολόκληρο το ποτήρι που κουνιέται στο στέλεχος του λόγω του χτυπήματος.

Βήμα 5: Κλείσιμο του βρόχου

Τώρα το πάτημα του ποτηριού μου έδωσε μερικές ωραίες εικόνες στον παλμογράφο, οπότε ήταν καιρός να δοκιμάσω με ένα μεγάφωνο. Λειτούργησε αμέσως, το ποτήρι άρχισε να αντηχεί με συχνότητα 807 Hz. Από εκεί ήταν απλό, ενίσχυσα το σήμα που προερχόταν από το (τώρα φιλτραρισμένο) τρανζίστορ φωτογραφιών και το τροφοδότησα στο μεγάφωνο.

Βήμα 6: Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, είναι δυνατόν να κατασκευαστεί ένας ταλαντωτής με ένα ποτήρι κρασιού αντί για RC, LC, κρύσταλλο ή οποιαδήποτε άλλη κανονικά χρησιμοποιούμενη συσκευή προσδιορισμού συχνότητας, αλλά δεν είναι εύκολο. Τουλάχιστον δεν είναι εύκολο με τον τρόπο που το έκανα. Η τοποθέτηση του λέιζερ, του ποτηριού και του τρανζίστορ φωτογραφιών είναι εξαιρετικά κρίσιμη, δεν είναι μόνο ένα χιλιοστό μπροστά ή πίσω, είναι λιγότερο από αυτό, όπως είπα στον αδελφό μου, η φάση του φεγγαριού επηρεάζει πάρα πολύ τη θέση Το

Maybeσως κάποιος γνωρίζει καλύτερους, λιγότερο κρίσιμους τρόπους για τον εντοπισμό των κραδασμών ενός ποτηριού (και όχι, το μικρόφωνο ΔΕΝ λειτουργεί) Παρακαλώ πείτε μου στα παρακάτω σχόλια.