Musiktastatur als Signalgenerator

TEILE UND MATERIALIEN

• Elektronische „Tastatur“ (musikalisch)
• "Mono"-Kopfhörerstecker (nicht Stereo)
• Impedanzanpassungstransformator (1k Ω zu 8 Ω Verhältnis; Radio Shack Katalog Nr. 273-1380)
• 10 kΩ Widerstand

In diesem Experiment erfahren Sie, wie Sie eine elektronische Musiktastatur als Quelle für Wechselspannungssignale mit variabler Frequenz verwenden. Sie müssen dafür kein teures Keyboard kaufen – aber eines mit mindestens einigen Dutzend „Stimmen“-Auswahlmöglichkeiten (Klavier, Flöte, Harfe usw.) wäre gut. Der „Mono“-Stecker wird in die Kopfhörerbuchse der Musiktastatur gesteckt, also besorgen Sie sich einen Stecker mit der richtigen Größe für die Tastatur.

Der „Impedanzanpassungstransformator“ ist ein kleiner Transformator, der leicht in einem Elektronikfachhandel erhältlich ist. Einer kann von einem kleinen Junk-Radio gesäubert werden:Es wird zwischen dem Lautsprecher und der Platine (Verstärker) verbunden und ist daher leicht anhand des Standorts zu identifizieren.

Die Primärwicklung wird in Ohm Impedanz (1000 Ω) angegeben und ist normalerweise mittig angezapft. Die Sekundärwicklung ist 8 und nicht mittig angezapft. Diese Impedanzwerte sind nicht identisch mit dem Gleichstromwiderstand, also erwarten Sie nicht, dass Sie mit Ihrem Ohmmeter 1000 Ω und 8 ablesen. Die 1000--Wicklung wird jedoch mehr . anzeigen Widerstand als die 8--Wicklung, da sie mehr Windungen hat.

Wenn ein solcher Transformator für das Experiment nicht beschafft werden kann, funktioniert auch ein normaler 120-V/6-V-Abwärtstransformator ziemlich gut.

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 2, Kapitel 1:„Grundlegende AC-Theorie“

Lektionen in Stromkreisen , Band 2, Kapitel 7:„Mischfrequenz-Wechselstromsignale“

LERNZIELE

• Unterschied zwischen Amplitude und Frequenz
• Messen von Wechselspannung, Strom mit einem Messgerät
• Transformatorbetrieb, Step-up

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Normalerweise hätte ein Elektronikstudent in einer Schule Zugang zu einem Gerät namens Signalgenerator , oder Funktionsgenerator verwendet, um Spannungswellenformen mit variabler Frequenz zu erzeugen, um Wechselstromkreise zu versorgen. Eine kostengünstige elektronische Tastatur ist eine billigere Alternative zu einem normalen Signalgenerator und bietet Funktionen, die die meisten Signalgeneratoren nicht bieten können, z. B. die Erzeugung von Mischfrequenz Wellen.

Um die von der Tastatur erzeugte Wechselspannung „anzuzapfen“, müssen Sie einen Stecker in die Kopfhörerbuchse (manchmal nur mit „Phone“ auf der Tastatur beschriftet) stecken, komplett mit zwei Drähten zum Anschluss an Schaltungen Ihres eigenen Designs. Wenn Sie den Stecker in die Buchse stecken, wird der normale in die Tastatur eingebaute Lautsprecher getrennt (vorausgesetzt, die Tastatur ist damit ausgestattet) und das Signal, das zur Stromversorgung dieses Lautsprechers verwendet wurde, steht an den Steckerkabeln zur Verfügung. In diesem speziellen Experiment empfehle ich, die 8-Ω-Seite eines Audio-Ausgangstransformators mit der Tastatur zu betreiben, um die Spannung auf ein höheres Niveau zu bringen. Wenn Sie einen Netztransformator anstelle eines Audioausgangstransformators verwenden, schließen Sie die Tastatur an die Niederspannungswicklung an, damit sie als Aufwärtsgerät arbeitet. Tastaturen erzeugen Signale mit sehr niedriger Spannung, daher besteht bei diesem Experiment keine Stromschlaggefahr.

Mit einem preiswerten Yamaha-Keyboard habe ich festgestellt, dass die Voice-Einstellung „Panflöte“ die wahrhaftigste Sinuswellenform erzeugt. Es wird empfohlen, mit dieser Wellenform oder einer ähnlichen Wellenform (z. B. Flöte) zu experimentieren, da sie relativ frei von Oberwellen ist (viele Wellenformen mit einer ganzzahligen Frequenz). Da es nur aus einer Frequenz besteht, ist es eine weniger komplexe Wellenform, die Ihr Multimeter messen kann. Stellen Sie sicher, dass die Tastatur auf einen Modus eingestellt ist, in dem die Note gehalten wird, wenn eine beliebige Taste gedrückt gehalten wird – andernfalls ändert sich die Amplitude (Spannung) der Wellenform ständig (hoch, wenn die Taste zum ersten Mal gedrückt wird, und fällt dann schnell auf Null ab) ).

Mit einem Wechselspannungs-Voltmeter die Spannung direkt am Kopfhörerstecker ablesen. Lesen Sie dann die vom Transformator hochgesetzte Spannung ab und notieren Sie das Schrittverhältnis. Wenn Ihr Multimeter über eine „Frequenz“-Funktion verfügt, verwenden Sie diese, um die Frequenz der von der Tastatur erzeugten Wellenform zu messen. Probieren Sie verschiedene Noten auf der Tastatur aus und zeichnen Sie ihre Frequenzen auf. Bemerken Sie ein Frequenzmuster, wenn Sie verschiedene Noten aktivieren, insbesondere Tasten, die einander ähnlich sind (beachten Sie das 12-Tasten-Schwarz-Weiß-Muster, das sich von links nach rechts auf der Tastatur wiederholt)? Wenn es Ihnen nichts ausmacht, Markierungen auf Ihrer Tastatur zu machen, schreiben Sie die Frequenzen in Hertz mit schwarzer Tinte auf die weißen Tasten, in der Nähe der Oberseiten, wo die Finger die Zahlen weniger wahrscheinlich abreiben.

Idealerweise sollte sich die Signalamplitude (Spannung) nicht ändern, da verschiedene Frequenzen (Noten auf der Tastatur) ausprobiert werden. Wenn Sie die Lautstärke erhöhen und verringern, sollten Sie feststellen, dass Änderungen der Amplitude wenig oder keinen Einfluss auf die Frequenzmessung haben. Amplitude und Frequenz sind zwei völlig unabhängige Aspekte eines AC-Signals.

Versuchen Sie, den Tastaturausgang an einen 10 kΩ-Lastwiderstand (über den Kopfhörerstecker) anzuschließen, und messen Sie den Wechselstrom mit Ihrem Multimeter. Wenn Ihr Multimeter über eine Frequenzfunktion verfügt, können Sie auch die Frequenz dieses Stroms messen. Sie sollte der Spannung für jede beliebige Note (Tastaturtaste) entsprechen.

VERWANDTES ARBEITSBLATT:

• Arbeitsblatt für Mischfrequenzsignale