feed-image Odebírat tento obsah čtečkou
Nabídka
csenderusktr

Arduino - Chladniho obrazce

Pozoruhodné obrazce vznikající na rozechvených deskách nás fascinují již více než 200 let. Tento jev v roce 1787 poprvé popsal Ernest Chladni, jehož jméno nese dodnes. Chladniho obrazce jsou obrazce, které vznikají na tenké vibrující desce (obvykle z kovu), na které je jemný písek či podobný materiál. Vznikají a mění se podle velikosti desky, tvaru desky, frekvence a vibrací. Obrazce se začnou vytvářet, když je deska vystavená vibracím. Můžeme je způsobit tím, že budeme na desku z boku hrát smyčcem (nebo reproduktorem). V důsledku vlastní rezonance pak začne deska kmitat. Písek je odhazovaný a přesouvá se na místa, na kterých se nevyskytují žádné kmity a vibrace. Takto se znázorní hraniční linie stojících vln, které se vytvářejí na desce (zdroj Wikipedie). Pro soutěž odborných dovedností jsem připravil konstrukci s reproduktorem a řízení nechal na procesu ATmega 328P. Na procesor je přivedeno 5 tlačítek (režim 1 - 4 a ruční režim). Režim 1 - 4 navolí jednu ze 4 přednastavených sinusových frekvencí. 5 režim (ruční) umožňuje pomocí rotačního enkoderu nastavit frekvenci v rozmezí 90Hz až cca 600Hz. Všechny režimy se aktivují pouze po dobu cca 3 vteřin (doba pouze na vykreslení obrazců - z důvodu hluku vznikajícího reproduktorem o výkonu 60W). Na výstupu procesoru je zapojen R2 žebříček jako D/A převodník (255 úrovní), kde vzniká sinusový průběh pro nf zesilovač.

ZDARMA

  • schema

DONATE

  • zdroj + hex pro Arduino IDE, desky spojů a gerber (Eagle)

final

Generované frekvence a obrazce

tlačítko 1 154 Hz generuje se cca 3 sec
tlačítko 2 190 Hz generuje se cca 3 sec
tlačítko 3 316 Hz generuje se cca 3 sec
tlačítko 4 373 Hz generuje se cca 3 sec
tlačítko 5 + rotační enkoder 90-600 Hz generuje se nepřetržitě do vypnutí tlačítkem 5. Tj. On/Off/On/Off.....

 

Schéma zapojení desky řízení

schema generator

Deska řízení je napájena ze zdroje nf zesilovače (+35V) kde je spínaným DC-DC převodníkem získáno 5V pro napájení procesoru a nf předzesilovače.

Deska plošného spoje

osazovak

deska pohled top bez dilu

deska pohled top

Osazená deska řízení

IMG 20150316 060724

IMG 20150316 060745

IMG 20150316 060751

Deska zesilovače 60W

IMG 20150316 060739

zesik

Hotové nabarvené plechy (vypalovací barva)

IMG 20150316 060711

Obrazce zjištené E. Chladnim

2000px-Chladini.Diagrams.for.Quadratic.Plates.svg

Mechanická konstrukce generátoru Chladniho obrazců

návrh plechu přívod euro

Plech do kterého se vloží přívodní euro s vypínačem a pojistkou

návrh plechu tlačítek

Plech, do kterého se vloží 5 antivandal tlačítek a rotační enkoder

Zesilovač je sestaven z IO LM3886, který při napájení + -28V dodá do zátěže 4 Ohm 68W.

Použitý reproduktor

repro

Sestava skříně a osazení do krabice

IMG 20150330 105631

IMG 20150330 105657

IMG 20150330 105705

IMG 20150330 105725

IMG 20150330 105732

IMG 20150330 105736

IMG 20150330 105741

IMG 20150330 105757

IMG 20150330 105812

IMG 20150330 105822

IMG 20150330 132129

Vymezovací udělátko pro vycentrování plastové nádobky na reproduktor

IMG 20150330 132135

IMG 20150331 100825

První test

IMG 20150331 100834

Zjištění:

  • než cukr nebo písek je lepší použít krupičku (je lehčí)
  • místo těžkého plechu použít cuprexkart (reproduktor má menší zátěž a tolik nehřeje)
  • na vybrační desku cuprexkart sypat pouze nezbytné množství krupičky (ne vrstvy)

Fotografie finálního výrobku

IMG 20150414 085625

IMG 20150414 090025

IMG 20150414 090104

IMG 20150414 091559

IMG 20150414 095944

IMG 20150414 090350

IMG 20150414 090416

IMG 20150414 090650

IMG 20150414 090656

IMG 20150414 090702

Autor (žák) zařízení připraveného na soutěž

cerny

Video pohled při ručním režimu (tlačítko 5 a enkoder)

 

 

Nemáte oprávnění pro vkládání komentářů (You have no rights to post comments.)