Автор Instructables под ником WilkoL наглядно показывает, как нелегко бывает остановиться, начав экспериментировать с чем-то интересным. Он уже изготавливал камертонный генератор и часы на его основе, а теперь решил применить в качестве частотозадающего элемента бокал, резонансные свойства которого общеизвестны. Также общеизвестно, что громким голосом или мощной аудиосистемой можно заставить бокал треснуть и даже лопнуть, если частота излучаемых колебаний совпадёт с резонансной. Но мастер обошёлся миниатюрной динамической головкой, подключённой к маломощному усилителю, так что объекту предлагаемого эксперимента ничего плохого не сделается. Чаще всего такая головка с пластмассовым диффузором, как на фото ниже, встречается в игрушках.
Оптопара с открытым оптическим каналом состоит из лазера:
И фототранзистора:
Вернёмся к КДПВ, где показано, как лазер, бокал, динамическая головка (загорожена бокалом) и фототранзистор расположены друг относительно друга:
Вначале мастер выбрал зелёный лазер, так как фототранзистор наиболее чувствителен к инфракрасному излучению, а зелёный свет в таком лазере получается именно из инфракрасного выделением второй гармоники в кристалле, обладающей нелинейными свойствами. В дешёвом зелёном лазере нет светофильтра, непрозрачного для инфракрасных лучей, что требует определённой осторожности при обращении с таким лазером. Но инфракрасное излучение оказалось настолько интенсивным, что рядом с самоделкой было страшно находиться, рискуя поймать глазом отражённый невидимый луч. Поэтому мастер сменил лазер на самый дешёвый, маломощный красный, а фототранзистор, как выяснилось, чувствителен и к красному свету.
При помощи осциллографа мастер выявил два резонанса: бокала на частоте порядка 800 Гц и ножки на частоте порядка 100 Гц.
Второй из этих резонансов мастеру не нужен, поэтому в веб-приложении Analog Filter Wizard компании Analog Devices он проектирует ФВЧ:
И моделирует его АЧХ:
Собрав такой фильтр, мастер снова берётся за осциллограф и убеждается, что проходят только колебания с частотой резонанса бокала, но не ножки. 50-герцовую наводку от сети такой фильтр задерживает тем более.
Мастер переходит к финальной стадии эксперимента — собирает весь генератор полностью по такой схеме:
Здесь лежит эта же схема в PDF. Далее показано, как выглядит результат её сборки в железе:
В устройстве имеются две контрольные точки: TP1 и TP2, где TP означает test point. К ним можно подключать осциллограф, частотомер, а также в дальнейших экспериментах — и часы, для которых генератор будет служить тактовым. Как видно на следующем фото, готовый генератор возбуждается и вырабатывает чистую синусоиду:
Перед подачей на часы синусоиду, конечно, придётся превратить формирователем в прямоугольник. В отличие от камертонного, генератор очень чувствителен к взаимному расположению бокала и элементов оптопары. Небольшой сдвиг — и генерация прекращается. Но стоит её добиться — и можно измерить частоту частотомером:
И если камертонные часы изобретены не WilkoL'ом, то «бокальные», когда он их изготовит, будут его изобретением, которое до него не делал никто.