Oscylator 440 Hz z kamertonu

W poniższym artykule prezentujemy oscylator z kamertonem zamiast rezonatora LC, RC, kryształu kwarcu lub innego. Nie ma on praktycznego zastosowania - to zwykła zabawka, jednakże bardzo ciekawa i z pewnością robiąca wrażenie.

Konstrukcja układu nie jest prosta - jest tutaj kilka pułapek, w które łatwo wpaść samodzielnie zestawiając tego rodzaju konstrukcję. Dwa podstawowe problemy to wprawienie kamertonu w wibracje oraz detekcja oscylacji w celu wykorzystania sygnału w pętli sprzężenia zwrotnego.

O ile ten pierwszy problem nie jest poważny - rozwiązać można go z pomocą zwykłego elektromagnesu. Okresowe załączanie i wyłączanie pola magnetycznego jest dostateczne, by wprowadzić kamerton w rezonans.

Transoptor

Autor próbował wielu możliwości - czujniki Halla, cewki, magnesy itp. Problemem zawsze był wpływ pola magnetycznego elektromagnesu "napędzającego" kamerton. Innym pomysłem było wykorzystanie transoptora szczelinowego, który nie jest wrażliwy na pole magnetyczne. Problemem jest tutaj jednakże mechanika układu. Po pierwsze trzeba było znaleźć odpowiednio duży transoptor, tj taki, w którego przerwę zmieści się ramię kamertonu. Drugim problemem jest fakt, że ruch kamertonu jest bardzo niewielki - amplituda drgań ma kilkaset mikronów, co oznacza, że transoptor trzeba spozycjonować bardzo precyzyjnie względem kamertonu, aby ten, drgając, okresowo zasłaniał promień światła w tym urządzeniu.

Ale nie wiedziałem, czy wibracje dostrajania wystarczyłyby do zmierzenia za pomocą przerywnika fotograficznego. W serwisie Ebay znalazłem przerywnik fotograficzny z przerwą między diodą (IR) a tranzystorem fotograficznym, wystarczająco szeroką, aby umożliwić nogę kamertonu. Na zdjęciach urządzenia widać transoptor - jest on lekko wygięty, aby możliwe było odpowiednie umieszczenie transoptora.

Układ elektroniczny

Na szczęście konstrukcja układu zadziałała za pierwszym razem. Tylko przerywacz (transoptor) musiał być lekko wygięty (jak opisano powyżej), aby ramię kamertonu dobrze leżało w połowie drogi między diodą a tranzystorem fotograficznym.

Wibrujące ramie kamertonu wytwarza około 500 mV sygnału na wyjściu detektora. Podwójny wzmacniacz operacyjny wzmacnia ten sygnał i podaje go na przerzutnik Schmitta, który przekształca go do fali prostokątnej. Jest ona doprowadzana następnie do małego tranzystora NPN, który z kolei steruje większym tranzystorem mocy NPN.

Rezultaty



Na oscylogramie powyżej zaprezentowano sygnał elektryczny zmierzony na wyjściu drugiego opampa. Częstotliwość oscylacji nie jest taka, jak teoretycznie powinna być - 440 Hz. Użyty kamerton nie był najwyższej klasy i wystrojony jest około 1,5 Hz za nisko. Można to poprawić, wystarczyłoby delikatnie przypiłować kamerton w miejscu, gdzie spotykają się jego ramiona.

Źródło: https://www.instructables.com/id/Tuning-Fork-Oscillator/