Det ska bli en klocka som använder en stämgaffel som tidbas.
Ni kanske tycker att det är galet men jag tycker det kan bli coolt om den fungerar bra.
Utmaningen är att få den att bli stabil.
Efter lite testande inser jag att den inte blir stabil av sig själv, man måste vidta åtgärder som hjälper stabiliteten.
Den huvudsakliga åtgärden blir temperatur-reglering för frekvensen ändras mycket av tempförändringar.
Man kan nog säga att alla förändringar i mekaniken och elektroniken påverkar frekvensen så det kommer bli ett intressant projekt.
Min kamera är trasig så ni får dåliga mobil-bilder istället.
Testriggen funkar så här:
Elektromagneten aktiveras 440 gånger/sekund och stämgaffeln vibrerar med 440Hz.
Baksidan av stämgaffeln(som är en del av resonans-konstruktionen) vibrerar axiellt där en magnet ger induktion i mottagar-spolen.
Signalen filtreras och förstärks flera gånger och en krets som detekterar noll-genomgången aktiverar en 555a som bestämmer hur länge elektromagneten ska ha spänning.
Och så vidare......
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... trigg1.jpg[/img]
Lite signaler:
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... cBild1.jpg[/img]
Mitt filter är av enklaste typen med kondingar och motstånd men det skulle fungera bättre med ett resonant filter, jag tror jag föredrar filter med spolar framför opampar.
Nån som kan ge tips på vilken typ av filter som passar bäst och hur man bestämmer hur resonant det ska vara.
Signalen har både lågfrekvent och högfrekvent skräp som ska bort 99.9% typ.
Signalen har ungefär 10mV från spolen.
Stämgaffelklocka
Intressant projekt. Följande länk kanske intresserar dig.
http://members.iinet.com.au/~fotoplot/acc.htm
http://members.iinet.com.au/~fotoplot/acc.htm
Coolt nog även om det går fel. Så ska den låta lite tycker jag. Man får ha den någonstans som det inte gör så mycket. Frågan är om det inte kommer att bli metallutmattning ganska fort?
Annars kan man kanske köra med "sampel and hold" så att det bara stämmer sig (?) en gång varje timme (under dygnets ljusa timmar). Så en ordentlig klubba som dägner till den och en mic som tar upp ljudet.
Om det då är andra ljud i bakrunden som stör så går klockan fel ... så vet man att den är "äkta". Kanske även en reset funktion så att den ställs efter en riktig kristallstyrd klocka när man vill ge den en ny start.
Annars kan man kanske köra med "sampel and hold" så att det bara stämmer sig (?) en gång varje timme (under dygnets ljusa timmar). Så en ordentlig klubba som dägner till den och en mic som tar upp ljudet.
Om det då är andra ljud i bakrunden som stör så går klockan fel ... så vet man att den är "äkta". Kanske även en reset funktion så att den ställs efter en riktig kristallstyrd klocka när man vill ge den en ny start.
Tack för länken babbage!
Stämgaffeln låter olika mycket beroende på hur stor effekt man tillför den men även om man låter pinnarna vibrera så mycket som 0.8mm (hehe stackars stämgaffel) så kommer det inte höras något utanför inkapslingen.
Metallutmattning.... ja tanken har slagit mig men jag tycker inte att den borde få permanenta skador om man låter den vibrera med måtta men jag kan ha fel.
Stämgaffeln låter olika mycket beroende på hur stor effekt man tillför den men även om man låter pinnarna vibrera så mycket som 0.8mm (hehe stackars stämgaffel) så kommer det inte höras något utanför inkapslingen.
Metallutmattning.... ja tanken har slagit mig men jag tycker inte att den borde få permanenta skador om man låter den vibrera med måtta men jag kan ha fel.
-
JimmyAndersson
- Inlägg: 26568
- Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
- Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
- Kontakt:
Nu har jag försökt "räkna" på ett bandpassfilter på denna sida:
http://www.raltron.com/cust/tools/band_pass_filters.asp
Eftersom frekvensen ska vara så låg som 440Hz och jag vill ha ett högt Q så blir det väldigt höga värden på C1 eller L2, jag ska nog prova med något opamp-baserat iaf.
Den här kopplingen(näst sist på sidan) verkar vara standard för bandpassfilter.
http://ourworld.compuserve.com/homepage ... /opamp.htm
Blir det här filtret resonant med ett högt Q?
Jag måste inte ha ett resonant filter men det borde bli stabilare då.
http://www.raltron.com/cust/tools/band_pass_filters.asp
Eftersom frekvensen ska vara så låg som 440Hz och jag vill ha ett högt Q så blir det väldigt höga värden på C1 eller L2, jag ska nog prova med något opamp-baserat iaf.
Den här kopplingen(näst sist på sidan) verkar vara standard för bandpassfilter.
http://ourworld.compuserve.com/homepage ... /opamp.htm
Blir det här filtret resonant med ett högt Q?
Jag måste inte ha ett resonant filter men det borde bli stabilare då.
Nu har jag testat med opamp-filter och det fungerar bra.
Jag ville ha ett Q på minst 100 men då fick filtret självsvängning så jag kör med ungefär Q=30 istället.
Jag kunde inte koppla det nya filtret direkt till spolen för då fick jag bara lite brus ut.
Lösningen blev att jag använde ett steg av mitt gamla filter och en op-förstärkning innan det nya filtret.
A - Signal ut från mottagarspole (signalen innehåller mycket mer störningar än vad som syns i bilden).
B - Signal ut från högpass + lågpass-filter + opamp.
C - Signal ut från första opamp-filtret.
D - Signal ut från andra opamp-filtret (förbättrningen av signalen är minimal).
E - Signal ut från komparatorkopplad opamp för att detektera nollgenomgången.
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... krets1.jpg[/img]
Signal vid A
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_A.jpg[/img]
Signal vid B
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_B.jpg[/img]
Signal vid C
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_C.jpg[/img]
Signal vid D
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_D.jpg[/img]
Signal vid E
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_E.jpg[/img]
Ja, då var det bara resten kvar
Jag ville ha ett Q på minst 100 men då fick filtret självsvängning så jag kör med ungefär Q=30 istället.
Jag kunde inte koppla det nya filtret direkt till spolen för då fick jag bara lite brus ut.
Lösningen blev att jag använde ett steg av mitt gamla filter och en op-förstärkning innan det nya filtret.
A - Signal ut från mottagarspole (signalen innehåller mycket mer störningar än vad som syns i bilden).
B - Signal ut från högpass + lågpass-filter + opamp.
C - Signal ut från första opamp-filtret.
D - Signal ut från andra opamp-filtret (förbättrningen av signalen är minimal).
E - Signal ut från komparatorkopplad opamp för att detektera nollgenomgången.
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... krets1.jpg[/img]
Signal vid A
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_A.jpg[/img]
Signal vid B
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_B.jpg[/img]
Signal vid C
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_C.jpg[/img]
Signal vid D
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_D.jpg[/img]
Signal vid E
[img]http://ake.myftp.org/forum/Stämgaffelkl ... gnal_E.jpg[/img]
Ja, då var det bara resten kvar
-
JimmyAndersson
- Inlägg: 26568
- Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
- Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
- Kontakt:
Tack för alla fina ord.
Nu har jag en fungerande stämgaffeloscillator med all elektronik på en platta.
Jag har gjort en del förbättringar.
När man aktiverar elektromagneten vid nollgenomgången är det lite för sent, man vill gärna börja lite tidigare och ha den aktiverad till en bit efter nollgenomgången för att få ut maximal effekt och minimal frekvens-påverkan.
Min lösning blev att ha en ställbar timer som fördröjer signalen så att den kommer på nästa flank istället (ja, då måste man ändra mottagarspolens polaritet oxå).
Fördröjningen på en halv period gör även att oscillatorn lättare startar vilket var ett problem innan.
Pulslängden är oxå justerbar (en 556a fixar dessa fördröjningar).
Nästa förbättring är att pulsen går genom en flip-flop så att H-bryggan ändrar polaritet mellan varje puls.
Med denna polvändning stannar inte magnetfältet i stämgaffeln vilket säkert är positivt på något sätt, om inte annat så fastnar inte stämgaffeln i elektromagneten om den råkar nudda lite.
Jag kommer nog skaffa en färdig liten H-brygga till finalen men den här får duga för tillfället (längst till höger på plattan).
Jag ska försöka göra filtren snävare genom att öka Q-värdet för jag tror att det kan bli märkbart bättre.
En bild på hela oscillatorkretsen(jag fick lite ont om plats)
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... Krets1.jpg
För att få reda på hur stabil oscillatorn är låter jag en pic mäta tiden mellan varje puls och skickar det till datorn via com-porten, mer info om det kommer vid ett senare tillfälle.
Här är en bild iaf.
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... erens1.jpg
Det ser ganska coolt ut när stämgaffeln vibrerar med hög amplitud,och som vanligt ser det mycket tråkigare ut på bild jämfört med verkligheten.
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... gaffel.jpg
Fler bilder:
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... eBild2.jpg
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... trigg2.jpg
Nu har jag en fungerande stämgaffeloscillator med all elektronik på en platta.
Jag har gjort en del förbättringar.
När man aktiverar elektromagneten vid nollgenomgången är det lite för sent, man vill gärna börja lite tidigare och ha den aktiverad till en bit efter nollgenomgången för att få ut maximal effekt och minimal frekvens-påverkan.
Min lösning blev att ha en ställbar timer som fördröjer signalen så att den kommer på nästa flank istället (ja, då måste man ändra mottagarspolens polaritet oxå).
Fördröjningen på en halv period gör även att oscillatorn lättare startar vilket var ett problem innan.
Pulslängden är oxå justerbar (en 556a fixar dessa fördröjningar).
Nästa förbättring är att pulsen går genom en flip-flop så att H-bryggan ändrar polaritet mellan varje puls.
Med denna polvändning stannar inte magnetfältet i stämgaffeln vilket säkert är positivt på något sätt, om inte annat så fastnar inte stämgaffeln i elektromagneten om den råkar nudda lite.
Jag kommer nog skaffa en färdig liten H-brygga till finalen men den här får duga för tillfället (längst till höger på plattan).
Jag ska försöka göra filtren snävare genom att öka Q-värdet för jag tror att det kan bli märkbart bättre.
En bild på hela oscillatorkretsen(jag fick lite ont om plats)
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... Krets1.jpg
För att få reda på hur stabil oscillatorn är låter jag en pic mäta tiden mellan varje puls och skickar det till datorn via com-porten, mer info om det kommer vid ett senare tillfälle.
Här är en bild iaf.
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... erens1.jpg
Det ser ganska coolt ut när stämgaffeln vibrerar med hög amplitud,och som vanligt ser det mycket tråkigare ut på bild jämfört med verkligheten.
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... gaffel.jpg
Fler bilder:
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... eBild2.jpg
http://ake.myftp.org/forum/Stamgaffelkl ... trigg2.jpg
Den påverkas bara om ljudet ligger väldigt nära 440Hz men jag kommer ändå stänga in den i plexiglas så ljudet kommer inte påverka så det märks.
Om signalen till elektromagneten flyttas i tid med typ 70µs ändras frekvensen typ 10ppm så det är väldigt viktigt att signalen kommmer på samma tid varje gång.
Jag har testat olika värden på filtret och har i vissa fall fått ner frekvensjittret till 2µs/period och lika lite jitter/s men långtids-stabiliteten är väldigt dålig.
Om jag värmer gaffeln med hårtork ändras frekvensen lätt 100-tals ppm på väldigt kort tids värmning så jag misstänker att det är orsaken till instabiliteten.
Vid värmning av elektroniken händer inte så mycket, <10ppm.
Filtret fördröjer signalen så beroende på vilka värden man har på kondingar och motstånd påverkas elektromagnetens trigg-tid vilket ändrar frekvensen, men det borde inte bli så påtagligt om jag anväder komponenter som är stabila.
Nu när filtret är så effektivt startar inte oscillationen av sig själv, man måste peta på gaffeln lite för att få fart på den.
Om signalen till elektromagneten flyttas i tid med typ 70µs ändras frekvensen typ 10ppm så det är väldigt viktigt att signalen kommmer på samma tid varje gång.
Jag har testat olika värden på filtret och har i vissa fall fått ner frekvensjittret till 2µs/period och lika lite jitter/s men långtids-stabiliteten är väldigt dålig.
Om jag värmer gaffeln med hårtork ändras frekvensen lätt 100-tals ppm på väldigt kort tids värmning så jag misstänker att det är orsaken till instabiliteten.
Vid värmning av elektroniken händer inte så mycket, <10ppm.
Filtret fördröjer signalen så beroende på vilka värden man har på kondingar och motstånd påverkas elektromagnetens trigg-tid vilket ändrar frekvensen, men det borde inte bli så påtagligt om jag anväder komponenter som är stabila.
Nu när filtret är så effektivt startar inte oscillationen av sig själv, man måste peta på gaffeln lite för att få fart på den.
Angående att få den att starta själv, du kan inte programmera någonting som lägger en snabb DC spänning över spolen som då drar till sig stämgaffeln lite så att den börjar svänga?
En anledning som jag också tror kan vara en del av orsaken till stabilitet är för att stämgaffeln är så pass lång och reagerar lätta på olika förändringar. Den typen som fanns i klockor är bara runt en centimeter.
Hör man förresten dessa 440Hz från stämgaffeln?
En anledning som jag också tror kan vara en del av orsaken till stabilitet är för att stämgaffeln är så pass lång och reagerar lätta på olika förändringar. Den typen som fanns i klockor är bara runt en centimeter.
Hör man förresten dessa 440Hz från stämgaffeln?
