
蜡烛钟曾经是一种无需复杂机械装置就能轻松制作时钟的方法:只需观察一根细蜡烛燃烧的速度,在一根相同的蜡烛上标记周期性的刻度,就能得到一个简单的计时器。蜡烛钟是最早基于蜡烛的计时装置,但正如[Tim]基于闪烁的振荡器所证明的那样,它们当然不是利用火焰计时的唯一方法。
一般来说,现代蜡烛会使用专门设计的灯芯来平衡吸入火焰的蜡和空气量,从而最大限度地减少闪烁。然而,当几根蜡烛靠在一起时,它们的火焰会相互干扰,导致它们同步闪烁。闪烁的频率仅取决于重力和火焰直径,因此,一捆三支蜡烛会以相当恒定的频率闪烁;在[Tim]的例子中,频率约为9.9赫兹。
为了感知这种振荡,[Tim] 最初使用光电晶体管来检测火焰的光,但他想要一个更简单的解决方案。他在火焰正上方放置了一根导线,这样当火焰闪烁时,导线就会周期性地接触导线。火焰的介电常数与空气不同,因此这根导线与缠绕在蜡烛束上的另一根导线之间的电容会随着火焰的变化而波动。为了感知这种变化,他使用了 CH32V003 微控制器,它可以读取电容,进行一些信号处理以获得干净的信号,计算振荡次数,并利用该时间信号使 LED 每秒闪烁一次。最终的效果对于闪烁的 LED 来说,异常迷人。
在这个项目的反面,我们还看到了用于(人造)蜡烛的振荡器。通过研究蜡烛,我们还能学到令人惊讶的科学知识。