ใน Vino Veritas - ออสซิลเลเตอร์แก้วไวน์: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

หลังจากที่ฉันทำออสซิลเลเตอร์ของ Tuning Fork เสร็จแล้ว พี่ชายของฉันท้าทายให้ฉันทำออสซิลเลเตอร์โดยใช้แก้วไวน์ (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

เขาคิดว่ามันคงจะยากกว่าที่จะใช้แก้วไวน์มากกว่าส้อมเสียงเป็นองค์ประกอบกำหนดความถี่ มันคือ.

ทุกคนรู้ดีว่าเสียงที่แก้ว (ไวน์) ทำเมื่อคุณแตะเบา ๆ มักจะฟังดูเหมือน "ปิง" ที่เน่าเปื่อยอย่างรวดเร็ว แว่นตาที่มีราคาแพงกว่าบางอันสามารถ "ร้องเพลง" ต่อไปได้เมื่อคุณใช้นิ้วเปียกที่ขอบ เสียงที่เกิดจากกระจกสั่นอย่างรวดเร็วในลักษณะพิเศษ รูปร่างกลมของแก้วจะเปลี่ยนเป็นรูปวงรี กลับเป็นวงกลมแล้วเปลี่ยนเป็นวงรีแต่หมุนไป 90 องศา เป็นต้น อากาศสั่นสะเทือนด้วยแก้วและโทนสีเป็นผล

คุณยังสามารถค้นหางานวิจัยเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนของแก้วไวน์อย่างจริงจัง เพียงแค่ Google สำหรับ: "การศึกษาเกี่ยวกับเสียงของแก้วไวน์" และดู pdf ด้านล่าง (ยอมรับว่าอ่านไม่หมด)

ขั้นตอนที่ 1: ทำให้แก้วไวน์สั่น

เมื่อฉันสร้างออสซิลเลเตอร์ของ Tuning Fork oscillator ทำให้สั่นได้ง่าย คุณเพียงแค่มีแม่เหล็กไฟฟ้าดึงดูดมันซ้ำๆ แต่ด้วยแม่เหล็กแก้วไม่ใช่ตัวเลือก ฉันสามารถทำอุปกรณ์คุมกำเนิดด้วยนิ้วเปียกแบบกลไกโดยถูกระจกอย่างต่อเนื่อง แต่การแก้ปัญหาทางกลไม่ใช่สิ่งที่เหมาะสมจริงๆ ของฉัน จากนั้นฉันก็คิดที่จะติดองค์ประกอบเพียโซ (อย่างที่คุณพบในการ์ดรูปภาพ "ดนตรี") แต่ฉันไม่ชอบความคิดที่ว่ามีอะไรมาสัมผัสกระจก และจะเปลี่ยนความถี่ตามธรรมชาติของแก้วไวน์ด้วย

สามารถทำให้แก้วไวน์สั่นด้วยคลื่นเสียงได้ ฉันเดาว่าทุกคนคงเคยเห็นคลิปหนังแก้วไวน์แตกกระจายด้วยคลื่นเสียงอันทรงพลัง ฉันไม่ต้องการเสียงที่ทรงพลังขนาดนั้น ฉันคิดว่า… ดังนั้นฉันจึงเลือกลำโพงธรรมดาเพื่อสร้างคลื่นเสียงที่ทำให้แก้วสั่นสะเทือน

ขั้นตอนที่ 2: การตรวจจับการสั่น

ออสซิลเลเตอร์ต้องการวงจรปิด ดังนั้นฉันจึงต้องบันทึกการสั่น ขยายสัญญาณและป้อนกลับ (ด้วยเฟสที่ถูกต้อง) ผ่านลำโพงไปยังแก้วไวน์ วิธีตรวจจับแรงสั่นสะเทือนเหล่านั้น นั่นพิสูจน์แล้วว่าเป็นส่วนที่ยากที่สุด

ในทีวี ฉันเคยเห็นผู้ชายทำงานให้กับ "องค์กรตัวอักษรสามตัว" ฟังการสั่นของบานหน้าต่างซึ่งในทางกลับกันก็สั่นเพราะเสียงในห้องด้านหลัง กับสิ่งที่เรียกว่าไมโครโฟนแบบเลเซอร์ ฉันคิดว่ามันไม่ยากเลยที่จะสร้างอุปกรณ์เช่นแก้วที่ฉันกำลังฟังอยู่ ซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่มิลลิเมตรเช่นเดียวกับเลเซอร์

ฉันผิดไป. ไมโครโฟนเลเซอร์เหล่านั้นใช้การรบกวนของแสงเลเซอร์ดั้งเดิมและแสงสะท้อนเพื่อตรวจจับการสั่นสะเทือนของบานหน้าต่าง ฉันไม่สามารถคิดหาวิธีที่จะสร้างอุปกรณ์เพื่อทำเช่นนั้นได้ อาจมีคนอื่นที่นี่โปรดบอกฉันในความคิดเห็นด้านล่าง

การใช้ไมโครโฟนในการฟังแก้วไวน์ไม่ทำงานเช่นกัน เสียงที่มาจากลำโพงจะแรงขึ้นและระบบจะสั่น แต่ไม่ใช่ด้วยความถี่ของแก้วไวน์ คุณอาจรู้ถึงเสียงแหลมเมื่อมีคนเปิดเครื่องขยายเสียงด้วย มาก และเสียงนั้นกลับคืนมาทางไมโครโฟน

ด้วยออสซิลเลเตอร์ของส้อมเสียง ฉันใช้ตัวขัดขวางแบบออปติคัลเพื่อตรวจจับการสั่นของฟัน มันใช้ได้ดี ขอผมพูดซ้ำกับสิ่งที่ทำจากแก้วได้ไหม

กระจกโค้งแสง อาจจะใช้ได้ ดังนั้นฉันจึงลองใช้ไฟ LED หลากสีที่ส่องผ่านแก้วไวน์ด้วยวิธีต่างๆ และตรวจจับการเปลี่ยนแปลงด้วยทรานซิสเตอร์ภาพถ่าย มันไม่ได้ผล จากนั้นฉันก็ลองใช้ลำแสงเลเซอร์ที่สะท้อนจากกระจกและพยายามตรวจจับการสั่นในนั้น ที่ไม่ได้ผลอย่างใดอย่างหนึ่ง

สิ่งที่ได้ผลคือการฉายแสงเลเซอร์ผ่านกระจกในลักษณะที่แก้วไวน์จะบังแสงส่วนใหญ่ แสงที่ไปถึงทรานซิสเตอร์ภาพถ่ายจะถูกปรับด้วยการสั่นของแก้วไวน์ ปัญหาของการตั้งค่านี้คือความไวอย่างยิ่งต่อการเคลื่อนที่ที่เล็กที่สุดของเลเซอร์ กระจก และตัวตรวจจับ แต่มันเป็นวิธีที่ฉันทำให้มันทำงาน

ขั้นตอนที่ 3: เลเซอร์สีเขียวเป็นอันตราย

ขั้นแรก ฉันใช้เลเซอร์สีเขียวเพราะฉันรู้ว่าแสงเลเซอร์สีเขียวสร้างด้วยเลเซอร์ IR และคริสตัลไม่เชิงเส้นที่เพิ่มความถี่ของแสง IR เป็นสองเท่าเป็นแสงสีเขียว แต่กระบวนการนั้นไม่สมบูรณ์แบบ ดังนั้นแสงอินฟราเรดบางส่วนยังคงออกมา ด้วยเลเซอร์สีเขียวราคาถูก (เช่น ของฉัน) ไม่มีฟิลเตอร์ IR ที่จะปิดกั้นมัน และโฟโต้ทรานซิสเตอร์ของฉันไวต่อแสงอินฟราเรด แต่สุดท้ายฉันก็เปลี่ยนเป็นเลเซอร์สีแดงเมื่อเห็นว่ามีอินฟราเรด * จำนวนมาก* ออกมาจากเลเซอร์ และเมื่อดวงตาของคุณไม่ทำปฏิกิริยากับมัน นั่นอาจเป็นอันตรายได้ โชคดีที่ทรานซิสเตอร์ภาพถ่ายของฉันตอบสนองต่อแสงสีแดงได้ดีพอๆ กับ IR

ขั้นตอนที่ 4: ความถี่ที่เหมาะสม

โดยการแตะที่กระจกและบันทึกลงบนออสซิลโลสโคป ฉันเห็น (อย่างน้อย) สองความถี่ปรากฏขึ้น ความถี่หนึ่งดูเหมือนจะอยู่ที่ประมาณ 100 Hz ซึ่งต่ำมาก และอีกความถี่หนึ่งอยู่ที่ประมาณ 800 Hz อันนั้นดูเหมือนความถี่ที่ฉันกำลังมองหา ฉันไม่ต้องการ 100 Hz นั้นดังนั้นฉันจึงสร้างตัวกรองความถี่สูงเพื่อบล็อก (และในขณะเดียวกันก็บล็อกสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำเช่น 50 Hz ของไฟหลัก) ฉันใช้ Filter Wizard โดย Analog Devices เพื่อคำนวณค่าที่ถูกต้องของชิ้นส่วน ไม่เพียงแต่สร้างชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่โดดเด่นเท่านั้น แต่ยังมีประโยชน์อย่างมากในการใช้งานอีกด้วย (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) ต่อมาฉันตระหนักว่า 100 Hz อาจเกิดจากการที่แก้วทั้งใบสั่นที่ก้านเนื่องจากการแตะของฉัน

ขั้นตอนที่ 5: ปิดลูป

ตอนนี้การแตะแก้วไวน์ทำให้ฉันได้ภาพสวย ๆ บนออสซิลโลสโคป ถึงเวลาทดสอบกับลำโพงแล้ว มันทำงานทันที แก้วไวน์เริ่มสะท้อนด้วยความถี่ 807 เฮิรตซ์ จากที่นั่น เป็นเรื่องง่าย ฉันขยายสัญญาณที่มาจากทรานซิสเตอร์ภาพถ่าย (ตอนนี้กรองแล้ว) และป้อนไปยังลำโพง

ขั้นตอนที่ 6: บทสรุป

สรุปได้ว่า มันเป็นไปได้ที่จะสร้างออสซิลเลเตอร์ด้วยแก้วไวน์แทน RC, LC, คริสตัลหรืออุปกรณ์กำหนดความถี่อื่น ๆ ที่ปกติใช้ แต่ก็ไม่ง่าย อย่างน้อยมันก็ไม่ง่ายในแบบที่ฉันทำ การวางตำแหน่งของเลเซอร์ แก้วไวน์ และโฟโต้ทรานซิสเตอร์นั้นสำคัญมาก ไม่ใช่แค่ไปข้างหน้าหรือข้างหลังหนึ่งมิลลิเมตร แต่ยังน้อยกว่านั้นอย่างที่ฉันบอกกับพี่ชายว่าระยะของดวงจันทร์มีอิทธิพลต่อตำแหน่งมากเกินไป.

อาจมีบางคนรู้วิธีที่ดีกว่าและสำคัญน้อยกว่าในการตรวจจับการสั่นสะเทือนของแก้วไวน์ (และไม่ใช่ ไมโครโฟนไม่ทำงาน) โปรดบอกฉันในความคิดเห็นด้านล่าง