Чувствительный детектор напряжения: сборка высокочувствительного аудио-детектора сигналов

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Высококачественные закрытые наушники
• Женский джек для наушников (Radio Shack #274-312)
• Малый понижающий силовый трансформатор (Radio Shack #273-1365 или эквивалент; используйте 6 В вторичный отвод)
• Два 1N4001 выпрямляющих диода (Radio Shack #276-1101)
• 1 кΩ резистор
• 100 кΩ потенциометр (Radio Shack #271-092)
• Два банановые джек биндинг-поста (Radio Shack #274-662 или эквивалент)
• Пластиковый или металлический монтажный бокс

Чувствительность наушников критична. Чем выше dB рейтинг, тем лучше детектор. Протестируйте несколько моделей в репутабельном аудио-магазине; модель, слышимо реагирующая на наименьшую громкость на радио или CD плеере — идеальна. Вам не нужна самая дорогая пара — старый Radio Shack «Realistic» набор хорошо работал на практике.

Трансформатор используется для конвертации низковольтного входа в форму, драйвящую наушники. Малый понижающий силовой трансформатор (120 В → 6 В) недорог, надежен и обеспечивает согласование импеданса, нужное для низкотоковых сигналов.

Толерантность 1 кΩ резистора неважна; он просто лимитирует напряжение через первичную обмотку трансформатора. 100 кΩ потенциометр позволяет пользователю регулировать громкость и аттенюацию более сильных сигналов.

Хотя аудио-тейпер потенциометр был бы идеален, линейный тейпер работает равно хорошо для этого приложения.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

• Lessons In Electric Circuits, Vol 1, ch 8: «DC Metering Circuits»
• Lessons In Electric Circuits, Vol 1, ch 10: «DC Network Analysis» (Maximum Power Transfer Theorem)
• Lessons In Electric Circuits, Vol 2, ch 9: «Transformers»
• Lessons In Electric Circuits, Vol 2, ch 12: «AC Metering Circuits»

ОБУЧАЮЩИЕ ЦЕЛИ

• Практиковать техники пайки
• Детектировать экстремально малые электрические сигналы
• Использовать потенциометр как делитель напряжения / сигнальный аттенюатор
• Применять диоды для клиппинга напряжения на максимальном уровне

СХЕМАТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА

ИЛЛЮСТРАЦИИ

ИНСТРУКЦИИ

Большинство наушников стерео с трехконтактным штекером; вы соедините только два контакта. Если у вас моно-набор, используйте его два контакта.

Соедините левый и правый драйверы в серии — это максимизирует слышимый отклик на малый сигнал.

Пайте все соединения чисто. Слабые контакты добавляют шум и могут маскировать слабые сигналы, которые детектор создан слышать.

Два 1N4001 диода и 1 кΩ резистор подключены через первичную обмотку трансформатора. Они лимитируют падение напряжения примерно до 0.7 В, предотвращая чрезмерный звук, который мог бы повредить наушники или создать опасный уровень шума если детектор подключен к высоковольтному источнику.

Банановые джек биндинг-посты монтируют тест-лиды. Используйте стандартные мультиметровские зонды или крокодиловые зажимы для надежного соединения.

Детектор подходит для моста баланса, нулл-баланс вольтметров и детектирования низкоамплитудных AC сигналов в аудио-диапазоне — недорогая альтернатива осциллографу.

При тестировании источников выше 1 В, аттенюацию сигнал путем размещения делителя напряжения на фронте цепи.

Настройте 100 кΩ потенциометр на мид-рейндж как отправную точку. Увеличьте ручку если звук слишком тихий, или уменьшите если звук слишком громкий.

Детектор щелкает всякий раз, когда тест-лиды коннектят или дисконнектят от источника напряжения. С дешевыми наушниками он может детектировать токи ниже 0.1 мкА. Простой тест — коснитесь лидами кончика языка; гальваническое напряжение от влажной кожи производит слабый щелкающий звук.

Поскольку наушники — низкоимпедансные устройства (≈8 Ω), они требуют низкое напряжение но высокий ток для производства звука. Трансформатор согласует высокоимпедансный источник с наушником, максимизируя передачу мощности по теореме максимальной передачи мощности и производя магнитный «кикбэк», усиливающий даже крошечные DC сигналы.

Для долгосрочного использования смонтируйте все компоненты в пластиковый или металлический бокс и проведите дедированные тест-лиды. Эта перманентная сборка делает детектор готовым для будущих экспериментов.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ

• Design Project: Sensitive Audio Detector Worksheet