Musikalisches Keyboard als variabler AC-Signalgenerator nutzen

Benötigte Materialien

• Elektronisches Musik-Keyboard (idealerweise mit verschiedenen Klangfarben wie Piano, Flöte, Harfe)
• Mono-Kopfhörer-Klinkenadapter
• Impedanzanpassungs-Transformator (1 kΩ auf 8 Ω, z. B. Radio Shack #273-1380)
• 10-kΩ-Widerstand

Dieses Experiment demonstriert, wie ein Standard-Musik-Keyboard als kostengünstiger, frequenzvariabler AC-Spannungsgenerator dienen kann. Der Kopfhörerausgang des Keyboards liefert die AC-Wellenform, die mit einem Transformator verstärkt oder hochtransformiert werden kann für weitere Messungen.

Die meisten Keyboards haben mindestens ein paar Dutzend Klangfarben; Panflöte- oder Flötentöne erzeugen typischerweise den saubersten Sinusausgang und eignen sich ideal für erste Versuche.

Der Mono-Stecker muss zur Kopfhörerbuchse des Keyboards passen. Beim Einstecken wird der eingebaute Lautsprecher des Keyboards getrennt, und das AC-Signal liegt an den Steckerleitungen an.

Nutzen Sie einen Audio-Ausgangstransformator (8 Ω Sekundärseite), um die Spannung hochzutransformieren; wird ein Leistungstransformator verwendet, schließen Sie das Keyboard an die Niederspannungswicklung an für einen Step-up-Effekt. Da Keyboard-Ausgänge niedrige Spannung liefern, besteht kein Schlagrisiko.

Schlüsselkonzepte

• Amplitude vs. Frequenz: Verstehen, wie Spannungspegel und Wellenformfrequenz unabhängig sind.
• AC-Messung: Multimeter mit Spannungs- und Frequenzfunktion nutzen, um Wellenformcharakteristika aufzuzeichnen.
• Transformatorbetrieb: Step-up-Übersetzungsverhältnisse beobachten und wie Impedanzanpassung die Signalqualität beeinflusst.

Querverweise

• Lessons In Electric Circuits, Bd. 2, Kap. 1 – „Basic AC Theory“
• Lessons In Electric Circuits, Bd. 2, Kap. 7 – „Mixed-Frequency AC Signals“

Schaltplan

Aufbauillustration

Vorgehen

1. Stellen Sie das Keyboard auf einen Halteton-Modus, damit die Amplitude konstant bleibt, während eine Taste gedrückt wird.
2. Verbinden Sie den Mono-Stecker mit der Kopfhörerbuchse des Keyboards und Ihrem Messkreis.
3. Messen Sie mit einem Multimeter die rohe AC-Spannung am Stecker. Dann messen Sie die hochtransformierte Spannung am Sekundärwicklungsausgang des Transformators. Notieren Sie das Verhältnis der beiden Messwerte.
4. Falls Ihr Messgerät eine Frequenzanzeige bietet, notieren Sie die Frequenz für jede gespielte Note. Sie sollten die standardmäßige gleichstufige Skala beobachten: Jede Oktave verdoppelt die Frequenz, jeder Halbtonschritt erhöht die Frequenz um den Faktor 2^(1/12).
5. Prüfen Sie, dass Ändern der Keyboard-Lautstärke (Amplitude) die gemessene Frequenz nicht beeinflusst.
6. Schalten Sie einen 10-kΩ-Widerstand in Reihe mit dem Kopfhörerausgang und messen Sie den AC-Strom. Die Stromfrequenz sollte für jede Note der Spannungsfrequenz entsprechen.

Arbeitsblatt

• Mixed-Frequency Signals Worksheet