In Vino Veritas - un oscillateur de verre à vin : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Après avoir terminé un oscillateur à diapason, mon frère m'a mis au défi de fabriquer un oscillateur à l'aide d'un verre à vin. (https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Osci…)

Il pensait qu'il serait plus difficile d'utiliser un verre à vin qu'un diapason comme élément déterminant la fréquence. Il est.

Tout le monde connaît le son que fait un verre (à vin) lorsque vous le tapotez doucement, généralement cela ressemble à un "ping" qui se dégrade rapidement. Certains verres plus chers peuvent continuer à « chanter » lorsque vous frottez un doigt mouillé sur le bord. Le son que cela produit est causé par le verre qui vibre rapidement d'une manière spéciale. La forme ronde du verre se transforme en ellipse, en cercle puis en ellipse mais pivotée de 90 degrés, et ainsi de suite. L'air vibre avec le verre et un ton en est le résultat.

Vous pouvez même trouver des recherches sérieuses sur les vibrations des verres à vin, il suffit de Google pour: "a study of wineglass acoustics" et voir le pdf ci-dessous. (j'avoue que je n'ai pas tout lu)

Étape 1: Faire vibrer le verre à vin

Lorsque j'ai construit l'oscillateur à diapason, le faire vibrer était facile, il suffit d'avoir un électro-aimant qui l'attire à plusieurs reprises. Mais avec le magnétisme du verre, ce n'est pas une option. J'aurais pu fabriquer un engin avec un doigt mécanique humide, frottant constamment le verre. Mais les solutions mécaniques ne sont pas vraiment mon fort. Ensuite, j'ai pensé à attacher un élément piézo (comme vous pouvez le trouver dans les cartes illustrées "musicales"), mais je n'aimais pas l'idée que quoi que ce soit touche le verre. Et cela changerait aussi la fréquence naturelle du verre à vin.

Il est possible de faire vibrer un verre à vin avec des ondes sonores. Je suppose que tout le monde a vu des clips vidéo de verres à vin brisés par de puissantes ondes sonores. Je n'avais pas besoin d'un son aussi puissant, pensais-je… J'ai donc choisi un haut-parleur ordinaire pour produire les ondes sonores qui font vibrer le verre.

Étape 2: Détection des vibrations

Un oscillateur a besoin d'une boucle fermée, j'ai donc dû enregistrer les vibrations, les amplifier et les renvoyer (avec la bonne phase) via le haut-parleur au verre à vin. Comment détecter ces vibrations. Eh bien, cela s'est avéré être la partie la plus difficile.

À la télévision, j'ai vu des gars travailler pour des "organisations à trois lettres" écouter les vibrations des vitres qui à leur tour vibraient à cause des voix dans la pièce derrière, avec ce qu'on appelle des microphones laser. Je pensais que ce ne serait pas si difficile de fabriquer moi-même un tel appareil car le verre que j'écoute n'est qu'à quelques millimètres, tout comme le laser.

J'avais tort. Ces microphones laser utilisent l'interférence de la lumière laser d'origine et de la lumière réfléchie pour détecter les vibrations des vitres. Je ne vois pas comment je pourrais faire un appareil pour faire ça. Peut-être que quelqu'un d'autre ici le fait, veuillez me le dire dans les commentaires ci-dessous.

L'utilisation d'un microphone pour écouter le verre à vin ne fonctionne pas non plus, le son provenant du haut-parleur sera plus fort et le système oscillera, mais pas avec la fréquence du verre à vin, vous connaissez peut-être le cri quand quelqu'un allume aussi l'amplificateur beaucoup et ce son revient via un microphone.

Avec l'oscillateur à diapason, j'ai utilisé un interrupteur optique pour détecter les vibrations des dents. Cela a bien fonctionné, pourrais-je répéter cela avec quelque chose en verre?

Le verre plie la lumière, peut-être que cela pourrait être utilisé. J'ai donc essayé avec des leds de différentes couleurs brillant à travers le verre à vin de différentes manières et détecté tout changement avec un phototransistor. Cela n'a pas fonctionné. Ensuite, j'ai essayé un faisceau de lumière laser se reflétant sur le verre et essayant de détecter toute vibration à l'intérieur. Cela n'a pas fonctionné non plus.

Ce qui a fonctionné, c'est d'écrémer le faisceau laser à travers le verre de manière à ce que le verre à vin bloque la majeure partie de la lumière, la lumière qui atteint le phototransistor est modulée avec les vibrations du verre à vin. Le problème avec cette configuration est qu'elle est extrêmement sensible aux moindres mouvements du laser, du verre et du détecteur. Mais c'est la façon dont je l'ai fait fonctionner.

Étape 3: Les lasers verts sont dangereux

J'ai d'abord utilisé un laser vert car je sais que la lumière laser verte est fabriquée avec un laser IR et un cristal non linéaire qui double la fréquence de la lumière IR en lumière verte. Mais ce processus n'est pas parfait, donc de la lumière IR en sort encore. Avec les lasers verts bon marché (par exemple le mien), il n'y a pas de filtre IR pour le bloquer. Et mon photo transistor est sensible à la lumière IR. Mais à la fin, j'ai changé pour un laser rouge quand j'ai vu qu'il y avait *beaucoup* d'IR sortant du laser et comme vos yeux ne réagissent pas, cela peut être dangereux. Heureusement mon photo transistor réagit aussi bien à la lumière rouge qu'à l'IR.

Étape 4: La bonne fréquence

En tapotant le verre et en l'enregistrant sur l'oscilloscope, j'ai vu (au moins) deux fréquences apparaître. L'un semblait être d'environ 100 Hz, ce qui est très faible et l'autre d'environ 800 Hz. Celui-là ressemblait à la fréquence que je cherchais. Je ne voulais pas de ce 100 Hz alors j'ai fait un filtre passe-haut pour le bloquer (et en même temps bloquer le bruit basse fréquence comme le bourdonnement 50 Hz du secteur). J'ai utilisé l'assistant de filtrage d'Analog Devices pour calculer les valeurs correctes des pièces, non seulement ils fabriquent des pièces électroniques exceptionnelles, mais ils sont également très utiles dans leur utilisation. (https://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/) Plus tard, j'ai réalisé que le 100 Hz pouvait avoir été produit par le verre entier secouant la tige à cause de mon tapotement.

Étape 5: boucler la boucle

Taper sur le verre à vin m'a donné de belles images sur l'oscilloscope, il était donc temps de tester avec un haut-parleur. Cela a fonctionné instantanément, le verre à vin a commencé à résonner avec une fréquence de 807 Hz. À partir de là, c'était simple, j'ai amplifié le signal provenant du phototransistor (maintenant filtré) et je l'ai envoyé au haut-parleur.

Étape 6: Conclusion

Conclusion, il est possible de faire un oscillateur avec un verre à vin au lieu d'un RC, LC, cristal ou tout autre dispositif de détermination de fréquence normalement utilisé, mais ce n'est pas facile. Du moins ce n'est pas facile comme je l'ai fait. Le positionnement du laser, du verre à vin et du phototransistor est extrêmement critique, ce n'est pas juste un millimètre en avant ou en arrière, c'est moins que ça, comme je l'ai dit à mon frère, la phase de la lune influence trop le positionnement.

Peut-être que quelqu'un connaît des moyens meilleurs et moins critiques pour détecter les vibrations d'un verre à vin (et non, un microphone ne fonctionne PAS) Veuillez me le dire dans les commentaires ci-dessous.