Основы. Физика. Сирена: индуктивность плавно меняет частоту?

[abvgdee]

Тут наверно уместно (если кто другой читает тему) посмотреть Горовица-Хилля, раздел 8.35 (2-е издание), там описаны всякие "чудеса", "тиристорное защёлкивание" = "SCR latchup". Ковырять эту тему дальше у меня желания нет (да и осциллографа тоже нет).

Нашёл кмк отличный ликбез для чайников по пьезикам, 16 страниц. Гейер А.Ф. : "Пьезокерамические излучатели звука (звонки, оповещатели)" (оно же, в pdf, 2МБ). Пара мыслей оттуда. Резонатор для мембран - абсолютно, критично важен. У меня в обоих сиренах сделаны "свёрнутые рупоры". Резонанс импульсов - с механическими колебаниями мембраны. Электрический колебательный контур тут паразит, его гасят диодами (низ стр. 13).

Повспоминав физику, я вскоре тоже понял что, конечно, главное моё предположение - бред. Мог бы написать кое-что в своё оправдание, но не хочу пугать приличных людей скелетами своих тараканов, я их сам боюсь :) Актуальных вопросов больше нет. КРАМ, mickbell - спасибо!

[error]

Ребята, в первой схемке с транзюком транс дёргается только вниз - к земле. Во второй - контроллер дёргает транс пушпульно.

Как результат - в первой схеме изменение скважности не даёт практически никакого эффекта, ибо транзюк дёргает транс только по фронтам импульсов, расстояние между которыми со скважностью не меняется. Да, "отпускается" транс (и пьезо) по спаду, но там уже очень много зависит от частотных свойств транса, который не будет влиять на основную частоту, но радикально - на "призвуки", обусловленные "чувствительностью" к спадам импульсов.

А во второй схемке и фрот и спад импульса проявляются в одинаковой мере, поэтому при частоте, скажем, 12кГц и скважности 3:1 мы услышим три частоты: 12, 9 и 3кГц (ну и плюс их гармоники и интермодуляции). Тут транс будет влиять гораздо меньше.

Добавлено after 3 hours 3 minutes 36 seconds:

Ребята, в первой схемке с транзюком транс дёргается только вниз - к земле. Во второй - контроллер дёргает транс пушпульно.

Как результат - в первой схеме изменение скважности не даёт практически никакого эффекта, ибо транзюк дёргает транс только по фронтам импульсов, расстояние между которыми со скважностью не меняется. Да, "отпускается" транс (и пьезо) по спаду, но там уже очень много зависит от частотных свойств транса, который не будет влиять на основную частоту, но ощутимо - на "призвуки", обусловленные "чувствительностью" к спадам импульсов.

А во второй схемке и фрот и спад импульса проявляются в одинаковой мере, поэтому при частоте, скажем, 12кГц и скважности 3:1 мы услышим три частоты: 12, 9 и 3кГц (ну и плюс их гармоники и интермодуляции). Тут транс будет влиять гораздо меньше.

[mickbell]

Да лаааадно, услышим мы субгармоники... Не верится что-то.

[abvgdee]

error, а какое утверждение Вы объясняете? ("не даёт практически никакого эффекта" - громкость меняется - экспериментальный факт). Что тональность (тембр) при изменении скважности меняется сильнее в случае двустороннего раскачивания?

Ну можно пофантазировать..

Фурье от пеньков - sinc, ок. От двусторонних пеньков - ну посчитаете, легко (наверное спектр "побогаче" будет - раз толкаем чаще), ок. Ну введёте расстояние между функциями (последовательностями), т.е. определите термин "тональность", и вычислите эти разности, ок. Что-то получится, ок. Заранее неочевидно что именно.

Потом транс всё изгадит. В какую в итоге форму сложатся компоненты со своими фазами (которые тоже специфичны для данного типа транса) - кмк дело тёмное. (и даже симулятор ещё поискать надо на это дело)

Не понял о чём Вы.

Частоты будут кратными основной. 3кГц из 12 никак не получатся - тут я совсем не догнал Вашу мысль.

[error]

Частоты будут кратными основной. 3кГц из 12 никак не получатся - тут я совсем не догнал Вашу мысль.

Пардон, откровенную фигню сморозил. Попытка намбер 2:
Если рабочая частота с проца будет 1250Гц, то при скважности 0,5 мы ГРОМКО услышим эту частоту.
Если рабочая частота с проца будет 1250Гц, то при скважности 1:3 мы услышим гораздо тише вышеупомянутые 1250Гц, а также 2500Гц и 833Гц.
Так сойдёт?

error, а какое утверждение Вы объясняете? ("не даёт практически никакого эффекта" - громкость меняется - экспериментальный факт). Что тональность (тембр) при изменении скважности меняется сильнее в случае двустороннего раскачивания?

То, что с частотой меняется громкость - это ясно и основная причина этого - резонанс пьеза. Если посмотреть на эквивалентную схему пьеза, то она аналогичная, как и у кварца и имеет два (параллельный и последовательный резонанс). Добротность небольшая - 10...30, но всё-таки есть. Кроме того, зависит (так же, как и резонансные частоты) от механического оформления, в частотности принудительного демпфирования.

Ещё одна причина изменения громкости с частотой в ПЕРВОЙ схеме - изменение эффективного значения напряжения на пьезе. Вы его возбуждаете одной полуволной, длительность которой меняется с изменением скважности, то есть меняется и эффективное значение напряжения. Вот и вся наука.

А транс там используется лишь для одной цели: повышение напряжения для пьеза. Пьезо - нагрузка высокоомная и ни проц, ни транзюк с его 9-вольтовым питаловом его не раскачают. Транс согласовывает высокоомную нагрузку с низкоомным источником, повышая КПД передачи мощности от источника в нагрузку.

И... эта... забудьте за защёлкивания, "чувствования индуктивности" и иже с ними: всё гораздо проще.

Добавлено after 10 minutes 35 seconds:

... Электрический колебательный контур тут паразит, его гасят диодами (низ стр. 13)...

Чтоб пьезо особо не возбуждалось, достаточно его возбуждать либо от полумоста, либо от моста. Тогда в любой момент времени оно будет закорочено (задемпфировано) низкоомным источником. В какой-то мере (транс это в какой-то мере ухудшает) пьезо таким образом демпфируется при возбуждении от проца - у него пуш-пул (полумост) на выходе.
А в первой схеме вы одним полупериодом пьезо толкнёте, а в течении другого оно остаётся предоставленным самому себе и начинает колебаться на своей резонансной частоте, порождая призвуки.

[КРАМ]

Если рабочая частота с проца будет 1250Гц, то при скважности 1:3 мы услышим гораздо тише вышеупомянутые 1250Гц, а также 2500Гц и 833Гц.
Так сойдёт?

Не сойдет.
Откройте любую книгу по сигналам и посмотрите разложение в гармонический ряд периодических прямоугольных импульсов.
Ниже частоты следования никаких составляющих спектра нет и быть не может. Только кратные основной частоте гармоники.

[mickbell]

Если рабочая частота с проца будет 1250Гц, то при скважности 1:3 мы услышим гораздо тише вышеупомянутые 1250Гц, а также 2500Гц и 833Гц.
Так сойдёт?

Не сойдет.
Откройте любую книгу по сигналам и посмотрите разложение в гармонический ряд периодических прямоугольных импульсов.
Ниже частоты следования никаких составляющих спектра нет и быть не может. Только кратные основной частоте гармоники.

Пёс его знает... То, что частот ниже основной в спектре нет - это факт, но ведь утверждалось не то, что они есть, а то, что "мы услышим" - то есть, возможно, аффтар имел в виду какие-то артефакты слухового анализатора кота. Хотя вряд ли он вообще что-то имел в виду.

[КРАМ]

Человек слышит ровно то, что поступает в его уши.
Тональность реального звука определяется как основной гармоникой, так и соотношением высших. Так же тональность может быть изменена наличием субгармоник.
То есть изменение тональности для приведенного выше случая определяется только изменением высших гармоник спектра. особенно ростом второй, которой при скважности 2 нет вообще. Как и всех остальных четных.

[error]

КРАМ, я в курсе, как разлагаются периодические сигналы. В курсе я и того что 3:1 - это прежде всего вторая гармоника, а также, что "ниже" быть ничего не может. Но это при условии чистого разложения как такового. А потому, заодно не соглашаясь с тем дальнейшим Вашим утверждением "что слышит человек" (почитайте психоакустику), обращу Ваше вминание, что в нашем случае имеет место быть нелинейный элемент и что он сделает с набором гармоник, не знаю. Может поинтересоваться у "звуковиков": они Вам много расскажут о интермодуляции, конкретно почему при подаче на вход усилка, кажись, 19 и 20 кГц на выходе подявляется ещё и 1кГц.

Тем не менее, если б я не видел "нижнюю" частоту своими глазами, повторяю "своими глазами", я б не писал - нафик оно мне надо... Хотите верьте, не хотите - не верьте.

Допускаю, что могу ошибаться в природе возникновения низшей частоты (математически подходило), но факт, что она там может быть (может и не быть) есть факт. Если кто предложит другое объяснение - всегда пожалста.

В любом случае при изменении частоты будет менятся и громкость и "тембр" звука.

[КРАМ]

Не надо создавать лишних сущностей. Никакая нелинейность не может создать субгармоники.
Если человек не в состоянии выделить некую часть спектра в своем восприятии, то не нужно подводить под этот недостаток таинственные субгармоники...

[abvgdee]

Присоединяюсь к неизвестным мне ораторам из прошлого (надеюсь я не первый) с призывом к администрации ресурса найти модератора для чистки (изоляции, карантина, отстаивания) постов и тем людей у которых в голове ветер и шум. Кошачьей символикой (которой кмк тут слишком много) информационный мусор никак не убирается.

Хороший пример для ориентира - Научный форум dxdy. Там влюблённые в математику, а не в деньги.

[error]

Не надо создавать лишних сущностей. Никакая нелинейность не может создать субгармоники...

Вы не правы - может. Опять-таки, возвращаясь к усилителям, вторая и другие нечётные субгармоники могут возникать при глубоком одностороннем насыщении двухтактных каскадов. Нечётные - в нелинейных системах с ОС и малой устойчивостью, вроде... не утверждаю.

Конечно, я ожидаю от Вас вполне закономерного вопроса насчёт применимости этого к нашей теме, но если посмотреть на первую схему, то... гм... во-первых пьезо возбуждается одним полупериодом (ладно, пёс с ним), но во-вторых, транс сразу уйдёт в лютое насыщение (и во время "обратного хода" может пробить транистор) - имхо это уже не просто "нелинейность".

[mickbell]

Человек слышит ровно то, что поступает в его уши.

Не всегда так. Есть контрпримеры.
1. Замечено мной: если, слушая музыку, сильно зевнуть, то в момент зевания слышимый строй уходит где-то на четверть тона вниз.
2. Замечено мной же: ухо, в смысле слуховой анализатор, имеет нелинейную передаточную характеристику, и подвержено интермодуляции. Проверить это можно так. Будучи здоровым (не заложен нос), находясь в шумном месте (на улице, например), зажать пальцами обе ноздри, рот держать закрытым, затем открыть евстахиевы трубы (наверно, все дайверы это умеют, но не обязательно только они) и затем - ТОЛЬКО АККУРАТНО! - периодически нагнетать давление из лёгких во внутреннее ухо, при этом обращая внимание на интенсивность шума. Она меняется, и очень сильно.
3. А вот это - уже не моё наблюдение. Известно, что подготовленный слушатель способен слышать в музыке даже самые низкие тоны рояля, контрабаса, тубы, других инструментов, и тогда, когда слушает их через аппаратуру невысокого качества. А ведь, скажем, ля субконтроктавы рояля - это 27.5 Гц. Был сделан вывод о том, что, практически не слыша основной тон низких инструментов, слушатель (повторюсь, подготовленный) "достраивает" звучание сам, основываясь на слышимых гармониках звуков этих инструментов. Это, конечно, гипотеза, но мне она представляется довольно правдоподобной.

Тональность реального звука определяется как основной гармоникой, так и соотношением высших. Так же тональность может быть изменена наличием субгармоник.
То есть изменение тональности для приведенного выше случая определяется только изменением высших гармоник спектра. особенно ростом второй, которой при скважности 2 нет вообще. Как и всех остальных четных.

Вот с этого момента поподробнее, если можно. Субгармоники не трогаем, мне интересно, как изменится восприятие тональности, если изменится гармонический состав. По возможности - в количественном выражении. Обращаю внимание - говорить об изменении тембральной окраски звука не надо, это очевидно. Именно о тональности, под которой понимается соответствие слышимого звука музыкальному тону: например, ля первой октавы (частота основного тона, то есть первой гармоники 440.00 Гц).

[error]

Тональность реального звука определяется как основной гармоникой, так и соотношением высших. Так же тональность может быть изменена наличием субгармоник...

Вот с этого момента поподробнее, если можно. Субгармоники не трогаем, мне интересно, как изменится восприятие тональности, если изменится гармонический состав.

Я думаю, что тов. КРАМ имел ввиду не "тональность", а "тембральный окрас".

...3. А вот это - уже не моё наблюдение. Известно, что подготовленный слушатель способен слышать в музыке даже самые низкие тоны рояля, контрабаса, тубы, других инструментов, и тогда, когда слушает их через аппаратуру невысокого качества. А ведь, скажем, ля субконтроктавы рояля - это 27.5 Гц. Был сделан вывод о том, что, практически не слыша основной тон низких инструментов, слушатель (повторюсь, подготовленный) "достраивает" звучание сам, основываясь на слышимых гармониках звуков этих инструментов...

Ну... тут, имхо, ещё можно упомянуть вопрос, чем мы слышим низкие частоты. Именно "упомянуть", ибо спорят об этом уже не один десяток лет и особого прогресса пока не предвидится

[mickbell]

Я думаю, что тов. КРАМ имел ввиду не "тональность", а "тембральный окрас".

Я надеюсь, он всё-таки уточнит, что имел в виду.

Ну... тут, имхо, ещё можно упомянуть вопрос, чем мы слышим низкие частоты. Именно "упомянуть", ибо спорят об этом уже не один десяток лет и особого прогресса пока не предвидится

Ну тут и говорить не о чем. Когда они не слышны, то мы не слышим их ничем.

[КРАМ]

1. Замечено мной: если, слушая музыку, сильно зевнуть, то в момент зевания слышимый строй уходит где-то на четверть тона вниз.
2. Замечено мной же: ухо, в смысле слуховой анализатор, имеет нелинейную передаточную характеристику, и подвержено интермодуляции. Проверить это можно так. Будучи здоровым (не заложен нос), находясь в шумном месте (на улице, например), зажать пальцами обе ноздри, рот держать закрытым, затем открыть евстахиевы трубы (наверно, все дайверы это умеют, но не обязательно только они) и затем - ТОЛЬКО АККУРАТНО! - периодически нагнетать давление из лёгких во внутреннее ухо, при этом обращая внимание на интенсивность шума. Она меняется, и очень сильно.
3. А вот это - уже не моё наблюдение. Известно, что подготовленный слушатель способен слышать в музыке даже самые низкие тоны рояля, контрабаса, тубы, других инструментов, и тогда, когда слушает их через аппаратуру невысокого качества. А ведь, скажем, ля субконтроктавы рояля - это 27.5 Гц. Был сделан вывод о том, что, практически не слыша основной тон низких инструментов, слушатель (повторюсь, подготовленный) "достраивает" звучание сам, основываясь на слышимых гармониках звуков этих инструментов. Это, конечно, гипотеза, но мне она представляется довольно правдоподобной.

1. Музыка не является испытательным сигналом и уходит не строй, а изменяется АЧХ слухового аппарата человека. То есть ничего нового в спектре не создается, а лишь изменяется соотношение энергий имеющихся составляющих спектра.
2. Интермоодуляция - это результат взаимодействия БОЛЕЕ ОДНОЙ составляющей спектра на нелинейности. При наличии единственного основного тона и его гармоник получить иные не кратные частоты НЕВОЗМОЖНО. Всегда будут получаться кратные.
3. Мы не рассматриваем случай музыкальной памяти. В "музыке" прямоугольных импульсов нечего запоминать и затем домысливать. Музыкальные инструменты мы вообще не рассматривали...

[error]

...2. Интермоодуляция - это результат взаимодействия БОЛЕЕ ОДНОЙ составляющей спектра на нелинейности. При наличии единственного основного тона и его гармоник получить иные не кратные частоты НЕВОЗМОЖНО. Всегда будут получаться кратные...

Выше я упоминал, что у пьеза две резонансные частоты (аксиальная и радиальная) и если его возбуждать на одной, появляется вторая. Я на работе использовал пьезо диаметром 5мм и высотой 1мм. При его возбуждении на резонансной частоте 2МГц автоматически появляется вторая - 400кГц.

Добавлено after 2 minutes 35 seconds:

Ну... тут, имхо, ещё можно упомянуть вопрос, чем мы слышим низкие частоты. Именно "упомянуть", ибо спорят об этом уже не один десяток лет и особого прогресса пока не предвидится

Ну тут и говорить не о чем. Когда они не слышны, то мы не слышим их ничем.

Бетховен перевернулся в гробу )))
То же самое по поводу именно низких частот. Я говорил, что не буду влезать в споры, но инфы по этому проводу достаточно, Вам лишь остаётся выбрать кому верить.
Тем не менее, мы тут, знаете ли, говорим о частотах, которые реально ЕСТЬ, а не о додумывании "что бы там могло быть", не понимаю какое отношение имеет Ваш пример к теме.

[КРАМ]

Выше я упоминал, что у пьеза две резонансные частоты (аксиальная и радиальная) и если его возбуждать на одной, появляется вторая. Я на работе использовал пьезо диаметром 5мм и высотой 1мм. При его возбуждении на резонансной частоте 2МГц автоматически появляется вторая - 400кГц.

Поподробнее, пожалуйста.
1. Схема возбуждения пьеза, тип керамики, форма и величина сигнала на его обкладках.
2. Уровень излучений на 400 Гц относительно 2 МГц.
3. Направленность (примерно) для излучения 400 Гц.
4. Ваши представления о физике этого эффекта.
ЗЫ. То, что Вы получили в своем эксперименте не имеет никакого значения, пока ИНЫЕ экспериментаторы не смогут повторить Ваш опыт. Очень давно я занимался пьезами на ЦТС-19 и не сталкивался с подобным эффектом. Так же я ничего о нем не слышал. Возможно я был не внимателен по молодости...

[error]

...То, что Вы получили в своем эксперименте не имеет никакого значения, пока ИНЫЕ экспериментаторы не смогут повторить Ваш опыт. ...

Я никому ничего не собираюсь доказывать. Для моего эга достаточно, что по нашей планете колесят порядка 3 миллионов авто с моим ультразвуковым cенсором

[КРАМ]

Мы вели разговор не про Ваши сенсоры. Вы утверждали некую истину, которая противоречит законам физики. Причем тут 3 млн. сенсоров? Они работают на основе поперечного резонанса керамики?
По большому счету, разработчик схемотехники вообще может ни бельмеса не понимать в физических процессах происходящих в элементной базе. Это не мешает этой самой элементной базе исправно работать.
Спросите себя о физике работы биполярного транзистора. Не исключено, что Вы вообще ничего про это не знаете. Но усилители на этих транзисторах в Ваших сенсорах работают неплохо.
Такшта Ваша аргументация не принимается и утверждение про субгармоники пока остается фейком.
ЗЫ. Кстати, в УЗ-локаторах импульсного типа частота повторения РАДИОимпульсов (радиоимпульсами называют синусоидальный сигнал с импульсной огибающей) как раз может генерировать частоты ей кратные, поскольку может содержать остатки постоянной составляющей огибающей с модулятора, либо детектировать огибающую на нелинейности самой керамики.
К теме здесь обсуждаемой это не имеет никакого отношения. Подобная природа и у субгармоник музыкальных инструментов.