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)

Generované frekvence a obrazce

Schéma zapojení desky řízení

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

Osazená deska řízení

Deska zesilovače 60W

Hotové nabarvené plechy (vypalovací barva)

Obrazce zjištené E. Chladnim

Mechanická konstrukce generátoru Chladniho obrazců

Plech do kterého se vloží přívodní euro s vypínačem a pojistkou

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

Sestava skříně a osazení do krabice

Vymezovací udělátko pro vycentrování plastové nádobky na reproduktor

První test

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

Autor (žák) zařízení připraveného na soutěž

Video pohled při ručním režimu (tlačítko 5 a enkoder)