太陽(yáng)能木琴

　　太陽(yáng)的音樂

　　太陽(yáng)能電池很美妙地把科技與地球的自然資源聯(lián)系到一起,把各種工程從黑暗、滿地灰塵的工作室?guī)У绞彝?并且給它們一個(gè)可持續(xù)使用的地方。以天上這個(gè)巨大無(wú)比的“核電站”為能源,這個(gè)自動(dòng)木琴使用太陽(yáng)能電路和五聲音階音管就能演奏出優(yōu)美的音樂。

　　風(fēng)鈴捕捉風(fēng)的能量,帶動(dòng)小鋼管來(lái)回?cái)[動(dòng),它們相互撞擊就會(huì)發(fā)出清脆的聲音。這非常簡(jiǎn)單、無(wú)窮無(wú)盡,也很美麗。在下一陣風(fēng)來(lái)的時(shí)候,你永遠(yuǎn)不會(huì)預(yù)測(cè)風(fēng)鈴會(huì)創(chuàng)作出什么樣的曲子,這才是它最吸引人的地方。風(fēng)鈴讓我們更加貼近自然。

　　我也想創(chuàng)作一個(gè)使用自然能源就能“播放”出優(yōu)美音樂的樂器,像風(fēng)鈴那樣。于是,我制作了這個(gè)太陽(yáng)能木琴:對(duì)著安靜的太陽(yáng),它就能發(fā)出聲音。這個(gè)木琴上有8個(gè)簡(jiǎn)單且獨(dú)立的系統(tǒng),用來(lái)分別敲擊8個(gè)平行的音管。這樣,你就可以不用電池和導(dǎo)線了,不過(guò),千萬(wàn)要記得擦上防曬霜哦。

　　太陽(yáng)能木琴

　　工作原理

　　在一個(gè)普通的木琴里,是一個(gè)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的發(fā)音盒,每個(gè)發(fā)音盒上有8個(gè)槌子,分別用來(lái)敲擊8個(gè)音管。每一個(gè)槌子都用一個(gè)由太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能電路和小電機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。這些系統(tǒng)是并行工作的。照在每個(gè)太陽(yáng)能電池板上的陽(yáng)光越多,哪個(gè)槌子就越快速地敲響音管。

　　制作你自己的太陽(yáng)能木琴

　　1. 組裝電路

　　在這個(gè)制作過(guò)程中,組裝電路是最簡(jiǎn)單的,同時(shí)它也讓我們能很快地完成其他部分。

　　1a. 將RadioShack洞洞板切割成單個(gè)的小方塊,如果你有自己的洞洞板,你可以把它切成2英寸×2英寸的大小。

　　1b. 把所需要的電子元件分成組:電壓觸發(fā)器、三極管、可調(diào)電阻、二極管、4700 µF電容、1.0µF電容、小電機(jī)、太陽(yáng)能電池、導(dǎo)線、兩個(gè)插孔(可選),以及一些洞洞板。

　　1c. 拿出一組電子元件,按照Solarengine的電路圖(makezine.com/12/xylophone)焊接一塊電路板(見下圖)。這一步不是很容易,但如果你想在電子方面更上一層樓,這是很好的練習(xí)。我把電解電容和可調(diào)電阻,以及兩個(gè)插孔放在背面。插孔布置在板子的邊緣部分,用來(lái)連接太陽(yáng)能電池和小電機(jī)。

　　1d. 完成一塊電路板之后,把電源導(dǎo)線直接焊接在太陽(yáng)能電池板的正負(fù)極上。如果你使用插孔,就把插針焊接在小電機(jī)的兩端(在太陽(yáng)能電池板上,我們不用插針,因?yàn)?2號(hào)的導(dǎo)線已經(jīng)足夠粗了)。

　　1e. 把你的電路帶到室外,或者放置在大功率的白熾燈泡下,做一些簡(jiǎn)單的測(cè)試。在10秒鐘內(nèi),你就可以看到你的電機(jī)旋轉(zhuǎn)。一個(gè)緊湊的熒光燈泡或大的手電筒也能讓你的電路板工作,但需要花更長(zhǎng)的時(shí)間,這可能會(huì)讓你覺得電路板有什么問(wèn)題。

　　1f. 如果你的電路不能工作,就用螺絲刀調(diào)節(jié)那個(gè)可調(diào)電阻,一直往一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。這個(gè)電阻是用來(lái)控制整個(gè)電路的效率的,讓更多的電能存儲(chǔ)到電容中,或者改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的時(shí)間。旋轉(zhuǎn)到可調(diào)電阻的一端能阻塞所有的電流,而在另一端則完全不能阻塞。

　　1g. 如果電機(jī)能周期性地旋轉(zhuǎn)60°,并馬上回到原位,說(shuō)明電路工作得很正常。電路能正常工作后,馬上鼓勵(lì)自己一番,然后你就叫上你的朋友們來(lái)幫忙制作其他7塊一樣的電路板吧(或者你自己全干了)。制作完成后,你得仔細(xì)檢查焊接是否牢固,對(duì)照原理圖,并使用萬(wàn)用表檢查太陽(yáng)能電池板或者4700µF電容,看看是否漏電。最后,你還可以找一個(gè)朋友來(lái)檢查你的電路。

　　2. 制作太陽(yáng)能木琴底座

　　我使用一個(gè)圓鋸切割木塊再用一個(gè)臺(tái)鋸切一些長(zhǎng)槽,你也可以使用別的工具。

　　2a. 把兩塊1/8 英寸厚的合板切成5.5 英寸× 15.25 英寸大小。這兩塊板最后會(huì)被用作太陽(yáng)能木琴的底座。

　　2f. 再用圓鋸在這些條上切出4個(gè)5/16英寸的窄口,每個(gè)窄口相隔2.25英寸,且在有長(zhǎng)切口的這一面。這些窄口用來(lái)安裝槌子。從木條的一端開始,在3.1875英寸的位置做一個(gè)標(biāo)記,然后隔開0.3125英寸再做一個(gè)標(biāo)記,標(biāo)記畫0.875英寸深。之后再做3個(gè)一樣的標(biāo)記,每個(gè)標(biāo)記相隔2.25英寸。重復(fù)相同的步驟做第2塊木條的窄口。

　　2b. 把四塊1.25英寸厚的木板切割成3英寸×5英寸大小。這些木板將被用作木琴槌子的支架。

　　2c. 把一塊0.75英寸厚的木板切割成16英寸×25.75英寸大小。這是最大的一塊,用來(lái)支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)。

　　2d. 找出兩根1英寸× 1.5 英寸的木條,鋸成15.25 英寸長(zhǎng)。

　　2e. 這一步有些困難。我們現(xiàn)在需要在每個(gè)1英寸×1.5英寸的木條上的1英寸的邊上切出0.5英寸深的槽。如果有一個(gè)臺(tái)鋸那就太好了,它很適合做這個(gè)工作。把每一片木條放在臺(tái)鋸上,短邊朝下。調(diào)節(jié)臺(tái)鋸,把鋸片對(duì)準(zhǔn)木條的中間,開動(dòng)機(jī)器一直切到底(見右圖)。重復(fù)這個(gè)步驟,制作第2塊。

　　2g. 把上面做好的2塊合板粘到有4個(gè)腿的木板的上面,做成U形的底座。然后把底座的上端面粘貼到大的0.75英寸的木板上,保持平行,中間對(duì)齊,相隔2.375英寸。然后等膠水干了以后再繼續(xù)下一步。

　　2h. 把有窄口的木條粘貼在底座上,保持平行,且離邊緣1.25英寸遠(yuǎn)?，F(xiàn)在,你有一個(gè)很好的木質(zhì)結(jié)構(gòu)可以把木琴安裝到里面。每一個(gè)有窄口的木條都用作槌子的平衡支點(diǎn)。

　　3. 安裝槌子

　　3a. 使用1/16 英寸的鉆頭在每個(gè)槌子上鉆2個(gè)孔。第1個(gè)孔離橡膠球頂端5.125 英寸遠(yuǎn),第2個(gè)孔離另一個(gè)頂端4.125英寸遠(yuǎn)。在沒有橡膠球的頂端,插入一根針。

　　3b. 用尖嘴鉗把回形針變成Z字形形狀,然后把它們插到槌子里,木琴工作時(shí),電機(jī)將帶動(dòng)他們。

　　4. 最后組裝

　　這一部分尤其困難。我們需要確定在什么位置安裝電機(jī),以及槌子這一頭需要多少配重才能平衡。

　　4a. 將木琴安裝到你的底座上,注意保持對(duì)中。

　　4b. 把每一個(gè)槌子安裝到切了長(zhǎng)口的木條上。每一個(gè)槌子都要靠近發(fā)音管的中間,如果不是,則要調(diào)整下面木琴的位置,或者把釘子拔出來(lái)再反插進(jìn)去,因?yàn)獒斪拥念^可能會(huì)把槌子擠歪。如果還不行,你就要檢查一下木條是否對(duì)齊,以及底座是否安裝整齊了。

　　4c. 取出一個(gè)槌子,在它的一端纏上焊錫用作配重。你得小心估計(jì)需要纏多少焊錫才能讓槌子保持平衡,這樣它就可以慢速擊打木琴管。為了達(dá)到這個(gè)要求,你得反復(fù)多試幾次。

　　4d. 把一個(gè)平衡好的槌子安裝到切槽里,再拿出一個(gè)電路,把小電機(jī)安置到離槌子端部比較近的地方。把彎好的回形針插到槌子的相應(yīng)位置,同時(shí)把另一端連接到小電機(jī)的拉桿上。另外,為了不讓回形針滑出來(lái),你還要把回形針穿過(guò)槌子的這一端彎一下,勾住整個(gè)槌子。

　　4e. 將小電機(jī)的位置稍稍移出來(lái)一部分,并保證小電機(jī)的安裝方向是正確的。

　　4f. 安裝好小電機(jī)后,我們?cè)賮?lái)測(cè)試一下電路能否正常工作。而且,你需要找到一個(gè)正確的點(diǎn),找到之后,用鉛筆在底座上描一下電機(jī)的位置。使用Dremel工具,在安裝小電機(jī)的位置上磨出一塊來(lái),這樣,你的小電機(jī)就能很方便地安裝上去了。

　　4g. 重復(fù)上面的步驟,并測(cè)試所有的槌子、小電機(jī)、電路組件。做好每一個(gè)電機(jī)位置的標(biāo)記后,做一些測(cè)試,然后再使用膠水或環(huán)氧樹脂把電機(jī)粘在各自的位置上。

　　4h. 在平衡木條上打一些孔,讓電機(jī)線能穿過(guò)去。再用膠水或環(huán)氧樹脂把太陽(yáng)能電池板粘上去,與水平面保持45°夾角。最后,分別把電機(jī)線、太陽(yáng)能電池線與電路連接起來(lái)。

　　播放一些“太陽(yáng)音樂”

　　最后調(diào)整回形針

　　你還需要給你的太陽(yáng)能木琴做一些調(diào)整,特別是這些回形針。有時(shí)候,回形針穿過(guò)電機(jī)拉桿這一頭可能會(huì)碰到底座,你要仔細(xì)檢查一下有沒有這個(gè)問(wèn)題。你還要保證回形針另一端能很好地掛住槌子,這樣才能保證槌子能正常工作。不僅如此,你還需要調(diào)整一下回形針的高度和位置,以改變槌子敲擊木琴管的聲音。

　　記住,你是用手工工具來(lái)彎這些回形針,所以肯定會(huì)有一些誤差,但別因?yàn)樽霾缓枚鴼怵H。試試不同的工具,你一定能做好,做好后可值得你驕傲了,因?yàn)樗鼈兌际悄阕约菏止ぷ龅?

　　草坪上的音樂會(huì)

　　現(xiàn)在,所有的手工工作已經(jīng)完成了,當(dāng)太陽(yáng)能木琴開始工作時(shí),你的心情一定會(huì)感到很舒暢。在一個(gè)陽(yáng)光明媚的日子,戴上你最喜歡的太陽(yáng)鏡,披上披肩,把你的太陽(yáng)能木琴帶到你的草坪上。你還沒走到草坪上時(shí),我保證你的木琴已經(jīng)開始發(fā)出聲音了。

　　如果木琴發(fā)出聲音的頻率太高,你可以再調(diào)節(jié)每個(gè)電路的可調(diào)電阻,讓它們慢一些。你會(huì)發(fā)現(xiàn)槌子比你在屋子里做實(shí)驗(yàn)時(shí)跑得更快,因?yàn)楝F(xiàn)在你可是在中午的陽(yáng)光下,太陽(yáng)能木琴已經(jīng)是一個(gè)音樂能手了!

　　你也可以把你的木琴帶到斑駁的樹蔭下,這樣它產(chǎn)生的音樂就會(huì)更具有隨機(jī)性。相比于人工的白熾燈和熒光燈,太陽(yáng)能電池板在自然陽(yáng)光下工作效率會(huì)更高。

　　不同的音樂曲調(diào)

　　做好了一個(gè)全尺寸的太陽(yáng)能木琴,如果你想買一些小的元件制作小尺寸的木琴,那就很容易了。把你的太陽(yáng)能木琴放在不同的位置,可以產(chǎn)生美妙的立體聲音樂。當(dāng)然,你還要注意防水。在任何一個(gè)地方,你都可以放上你的木琴,于是你就可以一直聽到你的音樂:在園子里,在你的窗戶外面,在城市偏僻的角落。

　　改變太陽(yáng)能木琴的角度,或者太陽(yáng)能電池板的位置,你的木琴聲音也會(huì)不一樣。使用一些全尺寸的木琴,你可以制作出一個(gè)音調(diào)隨時(shí)間變化的特殊樂器,非常有趣。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo),你可以把幾個(gè)木琴擺在一個(gè)圓形的橋上,當(dāng)太陽(yáng)從東邊升起,從西邊降落時(shí),每一個(gè)不同的木琴的曲調(diào)也會(huì)隨之改變。

　　想再制作一些太陽(yáng)能樂器嗎？想一想聲音產(chǎn)生的基本方式:抓,打,撥,然后再設(shè)計(jì)一個(gè)使用太陽(yáng)能原理的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)它們。使用太陽(yáng)能電池板驅(qū)動(dòng)現(xiàn)在已有的樂器,再試圖創(chuàng)造一些樂器,再把它制作出來(lái),我想,你肯定可以的!