In Vino Veritas - a Wineglass Oscillator: 6 Steps (with Pictures)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Después de que terminé un oscilador de diapasón, mi hermano me desafió a hacer un oscilador usando una copa de vino. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Pensó que sería más difícil utilizar una copa de vino que un diapasón como elemento determinante de la frecuencia. Está.

Todo el mundo conoce el sonido que hace una copa (de vino) cuando la golpeas suavemente, por lo general suena como un "ping" que decae rápidamente. Algunos vasos más caros pueden seguir "cantando" cuando se frota el borde con un dedo mojado. El sonido que esto produce es causado por la rápida vibración del vidrio de una manera especial. La forma redonda del vidrio cambia a puntos suspensivos, vuelve a formar un círculo y luego a puntos suspensivos pero gira 90 grados, y así sucesivamente. El aire vibra con el vidrio y el resultado es un tono.

Incluso puede encontrar una investigación seria sobre las vibraciones de las copas de vino, solo busque en Google: "un estudio de la acústica de las copas de vino" y vea el pdf a continuación. (Admito que no lo leí todo)

Paso 1: hacer vibrar la copa de vino

Cuando construí el oscilador del diapasón, hacerlo vibrar fue fácil, solo tienes un electroimán que lo atrae repetidamente. Pero con el magnetismo de vidrio no es una opción. Podría haber hecho un artilugio con un dedo mecánico mojado, frotando constantemente el vidrio. Pero las soluciones mecánicas no son realmente mi fuerte. Luego pensé en adjuntar un elemento piezoeléctrico (como se puede encontrar en las tarjetas con imágenes "musicales"), pero no me gustó la idea de que nada toque el vidrio. Y también cambiaría la frecuencia natural de la copa de vino.

Es posible hacer vibrar una copa de vino con ondas sonoras. Supongo que todo el mundo ha visto clips de películas de copas de vino destrozadas con poderosas ondas sonoras. No necesitaba un sonido tan potente, pensé … Así que elegí un altavoz normal para producir las ondas sonoras que hacen vibrar el cristal.

Paso 2: detección de vibraciones

Un oscilador necesita un circuito cerrado, así que tuve que registrar las vibraciones, amplificarlas y retroalimentarlas (con la fase correcta) a través del altavoz a la copa de vino. Cómo detectar esas vibraciones. Bueno, esa resultó ser la parte más difícil.

En la televisión he visto a chicos trabajando para "organizaciones de tres letras" escuchando las vibraciones de los cristales de las ventanas que a su vez vibraban debido a las voces en la habitación detrás de ellas, con lo que se llama micrófonos láser. Pensé que no sería tan difícil hacer un dispositivo así, ya que el vidrio que estoy escuchando está a solo unos milímetros de distancia, al igual que el láser.

Me equivoqué. Esos micrófonos láser utilizan la interferencia de la luz láser original y la luz reflejada para detectar las vibraciones de los cristales de las ventanas. No puedo pensar en ninguna forma de hacer un dispositivo para hacer eso. Tal vez alguien más aquí lo haga, por favor dímelo en los comentarios a continuación.

Usar un micrófono para escuchar la copa de vino tampoco funciona, el sonido proveniente del altavoz será más fuerte y el sistema oscilará, pero no con la frecuencia de la copa de vino, posiblemente conozcas el chillido cuando alguien enciende el amplificador también. mucho y ese sonido vuelve a través de un micrófono.

Con el oscilador del diapasón utilicé un interruptor óptico para detectar las vibraciones de las púas. Eso funcionó bien, ¿podría repetirlo con algo hecho de vidrio?

El vidrio dobla la luz, tal vez eso podría usarse. Así que probé con leds de diferentes colores que brillaban a través de la copa de diferentes formas y detectaba cualquier cambio con un fototransistor. No funcionó. Luego probé un rayo de luz láser que se reflejaba en el vidrio y trataba de detectar cualquier vibración en él. Eso tampoco funcionó.

Lo que sí funcionó fue rozar el rayo láser a través del vidrio de tal manera que la copa de vino bloqueara la mayor parte de la luz, la luz que llega al fototransistor se modula con las vibraciones de la copa de vino. El problema con esta configuración es que es extremadamente sensible a los movimientos más pequeños del láser, el vidrio y el detector. Pero así es como lo hice funcionar.

Paso 3: Los láseres verdes son peligrosos

Primero utilicé un láser verde, ya que sé que la luz láser verde está hecha con un láser IR y un cristal no lineal que duplica la frecuencia de la luz IR a luz verde. Pero ese proceso no es perfecto, por lo que todavía sale algo de luz IR. Con los láseres verdes baratos (por ejemplo, el mío) no hay ningún filtro de infrarrojos que lo bloquee. Y mi fototransistor es sensible a la luz infrarroja. Pero al final me cambié a un láser rojo cuando vi que salía * mucho * de IR del láser y como sus ojos no reaccionan a él, eso puede ser peligroso. Afortunadamente, mi fototransistor reacciona tan bien a la luz roja como a los infrarrojos.

Paso 4: la frecuencia correcta

Al tocar el cristal y grabarlo en el osciloscopio, vi aparecer (al menos) dos frecuencias. Uno parecía ser de unos 100 Hz, que es muy bajo y el otro alrededor de 800 Hz. Esa se parecía a la frecuencia que estaba buscando. No quería esos 100 Hz, así que hice un filtro de paso alto para bloquearlo (y al mismo tiempo bloquear el ruido de baja frecuencia, como el zumbido de 50 Hz de la red eléctrica). Utilicé el Asistente de filtros de Analog Devices para calcular los valores correctos de las piezas, no solo hacen piezas electrónicas sobresalientes, también son muy útiles con su uso. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Más tarde me di cuenta de que los 100 Hz podrían haber sido producidos por el temblor de todo el vidrio en su vástago debido a que lo golpeé.

Paso 5: Cerrar el bucle

Ahora, tocar la copa de vino me dio algunas imágenes bonitas en el osciloscopio, por lo que era hora de probar con un altavoz. Funcionó instantáneamente, la copa de vino comenzó a resonar con una frecuencia de 807 Hz. A partir de ahí fue simple, amplifiqué la señal proveniente del transistor de foto (ahora filtrado) y la alimenté al altavoz.

Paso 6: Conclusión

Conclusión, es posible hacer un oscilador con una copa de vino en lugar de un RC, LC, cristal o cualquier otro "dispositivo de determinación de frecuencia usado normalmente, pero no es fácil. Al menos no es fácil de la forma en que lo hice". El posicionamiento del láser, la copa de vino y el fototransistor es sumamente crítico, no es solo un milímetro hacia adelante o hacia atrás, es menos que eso, como le dije a mi hermano, la fase de la luna influye demasiado en el posicionamiento..

Tal vez alguien conozca formas mejores y menos críticas de detectar las vibraciones de una copa de vino (y no, un micrófono NO funciona). Dímelo en los comentarios a continuación.