Frequenzgangelemente in ungedämpften Oszillatoren können Schwingkreise, RC-Ketten, Quarz- und Keramikresonatoren und Stimmgabeln sein. Einmal haben wir versucht, Stimmgabelgeneratoren in Uhren zu verwenden (geben Sie in Yandex „Stimmuhr“ ein, Sie werden viele interessante Dinge herausfinden), da sie mit Schallfrequenzen arbeiten und keine Teiler benötigen. Aber dann war es möglich, den Frequenzteiler miniaturisiert und kostengünstig zu machen, weshalb Quarzuhren weit verbreitet waren und Stimmgabeln vergessen wurden. Der Autor von Instructables unter dem Spitznamen WilkoL beschloss, eine Stimmgabel herzustellen und sich in den sechziger Jahren wie ein experimenteller Uhrmacher zu fühlen. Die Stimmgabel wird vom Master übernommen und ist auf dem Foto unten dargestellt:
Von seinem Griff schneidet der Meister die Kugel ab und auf dem verbleibenden Teil schneidet er den Außenfaden, warum - siehe später. Um ungedämpfte Schwingungen zu erhalten, muss die Stimmgabel von außen mit Energie versorgt werden. Aber nicht so schrecklich, sondern synchron mit den bereits vorhandenen Schwankungen, für die wir einen Rückkopplungssensor benötigen. Der Meister experimentierte mit Wicklungen und Hallsensoren, erhielt jedoch jedes Mal einen parasitären Einfluss des Magnetfelds von einem Elektromagneten, der eine Stimmgabel schwang. Schließlich entschied er sich für einen Optokoppler mit offenem Kanal. Es sieht so aus:
Jetzt müssen Sie alle Komponenten des Generators miteinander verbinden: einen Rückkopplungssensor, einen Spannungsverstärker, einen Leistungsverstärker und einen Elektromagneten:
Die IR-LED des Optokopplers wird über einen 470-Ohm-Widerstand mit Strom versorgt. Die Fototransistorlast desselben Optokopplers ist ein 2,2-kΩ-Widerstand. Durch einen Kondensator, der nur die variable Komponente und den Widerstand durchläuft, gelangt das Signal vom Sensor in den Spannungsverstärker. Der Master entschied sich für den MCP602-Chip - einen Dual-Operationsverstärker mit Einzelfeldleistung. Trotz der Tatsache, dass es dual ist, hat es einen Fall mit acht Ableitungen. Jeder der beiden Operationsverstärker hat drei Schlussfolgerungen, zwei weitere - plus Leistung und einem gemeinsamen Kabel konnten genau acht Schlussfolgerungen gezogen werden. Der erste der Operationsverstärker ist als invertierender Verstärker enthalten, der zweite als Schmitt-Trigger.
Nach einem Spannungsverstärker wird ein Leistungsverstärker benötigt, der zweistufig mit direktem Anschluss ist und auf diskreten Transistoren hergestellt wird. Seine Last ist ein Elektromagnet, dessen Spulendaten nicht angezeigt werden, nur der aktive Widerstand wird angezeigt - 22 Ohm. Parallel dazu benötigt ein Elektromagnet eine Diode mit umgekehrter Polarität, die der Master nicht einstellen wollte.
Die Kette von zwei Dioden zwischen den Spannungs- und Leistungsverstärkern ist ein Schwellenelement, das keine Signale mit einer Spannung von weniger als 1 V überträgt. Der Widerstand begrenzt danach den Basisstrom des ersten Transistors. Grundsätzlich ist nach dem Schmitt-Trigger das Schwellenwertelement optional, es wird nur für den Fall gesetzt. All dies ermöglichte es, den Leistungsverstärkerschlüssel herzustellen und auf den Kühlkörper des zweiten Transistors zu verzichten.
Der Master erzeugt den Generator auf einem Protboard-Perfboard. Der Optokoppler und der Elektromagnet befinden sich auf Teilen derselben Platine, die sich senkrecht zur Hauptplatine befinden. Um die Stimmgabel zu befestigen, wird eine Metallecke an die Platine geschraubt, und eine Stimmgabel wird für das zuvor an ihrem Griff geschnittene Gewinde daran angeschraubt.
Die Einstellung des Generators reduziert sich auf die Wahl der Position des Optokopplers, so dass bei einem der Maxima der Amplitude der Stimmgabelschwingungen sein optischer Kanal öffnet und bei dem anderen schließt. Die Form der erzeugten Schwingungen am Ausgang des Schmitt-Triggers ist im Screenshot des Oszilloskops dargestellt:
Die Stimmgabel wurde 1,5 Hz unter die Standardfrequenz von 440 Hz gestimmt. Dies kann mit einer Datei behoben werden. Der Autor interessierte sich nur für den Stimmgabelgenerator in seiner reinen Form, er begann nicht, eine Uhr zu bauen. Die gebräuchlichste Art, einen Generator mit einer Uhr zu koppeln, ist die Verwendung eines Zahnrads mit einer sehr großen Anzahl winziger Zähne. Es ist so positioniert, dass die Stimmgabel bei jeder Schwingung auf den Zahn drückt, der ihr am nächsten liegt, und das Rad in einem kleinen Winkel dreht, wodurch der nächste Zahn zur Stimmgabel gebracht wird. Die Stimmgabeluhren laufen nur reibungslos, sie ticken nicht, aber je nach Resonanzfrequenz der Stimmgabel summen oder quietschen sie.