In Vino Veritas - un oscillatore per bicchiere da vino: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Dopo aver finito un oscillatore a diapason, mio fratello mi ha sfidato a creare un oscillatore usando un bicchiere da vino. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Pensava che sarebbe stato più difficile usare un bicchiere da vino che un diapason come elemento determinante per la frequenza. È.

Tutti conoscono il suono che fa un bicchiere (di vino) quando lo picchi delicatamente, di solito suona come un "ping" che decade rapidamente. Alcuni occhiali più costosi possono continuare a "cantare" quando si strofina un dito bagnato sul bordo. Il suono che questo produce è causato dalla vibrazione rapida del vetro in un modo speciale. La forma rotonda del bicchiere si trasforma in un'ellisse, di nuovo in un cerchio e poi in un'ellisse ma ruotata di 90 gradi, e così via. L'aria vibra con il vetro e il risultato è un tono.

Puoi anche trovare una ricerca seria sulle vibrazioni dei bicchieri da vino, basta Google per: "uno studio sull'acustica dei bicchieri da vino" e vedere il pdf qui sotto. (ammetto di non aver letto tutto)

Passaggio 1: far vibrare il bicchiere di vino

Quando ho costruito l'oscillatore del diapason, farlo vibrare è stato facile, basta che un elettromagnete lo attragga ripetutamente. Ma con il magnetismo del vetro non è un'opzione. Avrei potuto fare un aggeggio con un dito bagnato meccanico, strofinando costantemente il vetro. Ma le soluzioni meccaniche non sono proprio il mio forte. Poi ho pensato di attaccare un elemento piezo (come puoi trovare nelle figurine "musicali"), ma non mi piaceva l'idea che qualcosa toccasse il vetro. E cambierebbe anche la frequenza naturale del bicchiere.

È possibile far vibrare un bicchiere di vino con le onde sonore. Immagino che tutti abbiano visto filmati di bicchieri di vino in frantumi con potenti onde sonore. Non avevo bisogno di un suono così potente, ho pensato… Così ho scelto un normale altoparlante per produrre le onde sonore che fanno vibrare il vetro.

Passaggio 2: rilevamento delle vibrazioni

Un oscillatore ha bisogno di un anello chiuso, quindi ho dovuto registrare le vibrazioni, amplificarle e restituirle (con la fase corretta) tramite l'altoparlante al bicchiere. Come rilevare quelle vibrazioni. Bene, questa si è rivelata la parte più difficile.

In TV ho visto ragazzi che lavorano per "organizzazioni di tre lettere" ascoltando le vibrazioni dei vetri delle finestre che a loro volta vibravano a causa delle voci nella stanza dietro, con i cosiddetti microfoni-laser. Ho pensato che non sarebbe stato così difficile realizzare un dispositivo del genere da solo, dato che il vetro che sto ascoltando è a pochi millimetri di distanza, così come il laser.

Mi sbagliavo. Questi microfoni laser utilizzano l'interferenza della luce laser originale e la luce riflessa per rilevare le vibrazioni dei vetri delle finestre. Non riesco a pensare a nessun modo in cui potrei creare un dispositivo per farlo. Forse qualcun altro qui lo fa, per favore dimmelo nei commenti qui sotto.

Anche usare un microfono per ascoltare il bicchiere non funziona, il suono proveniente dall'altoparlante sarà più forte e il sistema oscillerà, ma non con la frequenza del bicchiere, forse conosci lo stridio quando qualcuno alza anche l'amplificatore molto e quel suono ritorna tramite un microfono.

Con l'oscillatore a diapason ho utilizzato un interruttore ottico per rilevare le vibrazioni dei rebbi. Ha funzionato bene, posso ripeterlo con qualcosa di vetro?

Il vetro piega la luce, forse potrebbe essere usato. Quindi ho provato con led di diversi colori che brillavano attraverso il bicchiere di vino in modi diversi e rilevavo eventuali cambiamenti con un fototransistor. Non ha funzionato. Quindi ho provato un raggio di luce laser che si rifletteva sul vetro e cercava di rilevare eventuali vibrazioni al suo interno. Neanche questo ha funzionato.

Ciò che ha funzionato è stato far scorrere il raggio laser sul vetro in modo tale che il bicchiere da vino bloccasse la maggior parte della luce, la luce che raggiunge il fototransistor è modulata con le vibrazioni del bicchiere. Il problema di questa configurazione è che è estremamente sensibile ai più piccoli movimenti del laser, del vetro e del rilevatore. Ma è il modo in cui l'ho fatto funzionare.

Passaggio 3: i laser verdi sono pericolosi

Per prima cosa ho usato un laser verde poiché so che la luce laser verde è realizzata con un laser IR e un cristallo non lineare che raddoppia la frequenza della luce IR in luce verde. Ma quel processo non è perfetto, quindi ne esce ancora un po' di luce IR. Con i laser verdi economici (ad esempio il mio) non esiste un filtro IR per bloccarlo. E il mio fototransistor è sensibile alla luce IR. Ma alla fine sono passato a un laser rosso quando ho visto che c'erano *molti* IR che uscivano dal laser e poiché i tuoi occhi non reagiscono ad esso, ciò può essere pericoloso. Fortunatamente il mio fototransistor reagisce altrettanto bene alla luce rossa che agli infrarossi.

Passaggio 4: la giusta frequenza

Toccando il vetro e registrandolo sull'oscilloscopio ho visto spuntare (almeno) due frequenze. Uno sembrava essere di circa 100 Hz, che è molto basso e l'altro di circa 800 Hz. Quella sembrava la frequenza che stavo cercando. Non volevo quei 100 Hz, quindi ho creato un filtro passa-alto per bloccarlo (e allo stesso tempo bloccare il rumore a bassa frequenza come il ronzio a 50 Hz della rete). Ho utilizzato il Filter Wizard di Analog Devices per calcolare i valori corretti delle parti, non solo realizzano componenti elettronici eccezionali, ma sono anche molto utili per il loro utilizzo. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) In seguito mi sono reso conto che i 100 Hz potrebbero essere stati prodotti dall'intero bicchiere che tremava sullo stelo a causa del mio tocco.

Passaggio 5: chiusura del ciclo

Ora toccando il bicchiere di vino mi ha dato delle belle immagini sull'oscilloscopio, quindi è arrivato il momento di provare con un altoparlante. Ha funzionato all'istante, il bicchiere ha iniziato a risuonare con una frequenza di 807 Hz. Da lì è stato semplice, ho amplificato il segnale proveniente dal fototransistor (ora filtrato) e l'ho inviato all'altoparlante.

Passaggio 6: conclusione

Conclusione, è possibile realizzare un oscillatore con un bicchiere da vino invece di un RC, LC, cristallo o qualsiasi altro dispositivo di determinazione della frequenza normalmente utilizzato, ma non è facile. Almeno non è facile come l'ho fatto io. Il posizionamento del laser, del bicchiere da vino e del fototransistor è estremamente critico, non è solo un millimetro avanti o indietro, è meno che, come dicevo a mio fratello, la fase lunare influenza troppo il posizionamento.

Forse qualcuno conosce modi migliori e meno critici per rilevare le vibrazioni di un bicchiere di vino (e no, un microfono NON funziona) Per favore dimmelo nei commenti qui sotto.