Музыкальная клавиатура как генератор сигналов

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Электронный «клавишный» (музыкальный)
• Штекер для наушников «моно» (не стерео).
• Согласующий трансформатор импеданса (отношение 1 кОм к 8 Ом; каталог Radio Shack № 273-1380)
• резистор 10 кОм

В этом эксперименте вы узнаете, как использовать электронную музыкальную клавиатуру в качестве источника сигналов переменного напряжения переменной частоты. Для этого не нужно покупать дорогую клавиатуру, но подойдет клавиатура с несколькими десятками голосов (фортепиано, флейта, арфа и т. Д.). Штекер «моно» будет вставлен в гнездо для наушников на музыкальной клавиатуре, поэтому возьмите штекер подходящего размера для клавиатуры.

«Трансформатор согласования импеданса» - это малогабаритный трансформатор, который легко приобрести в магазине электроники. Один из них можно извлечь из небольшого мусорного радиоприемника:он соединяет динамик и печатную плату (усилитель), поэтому его легко определить по местоположению.

Первичная обмотка имеет импеданс в омах (1000 Ом) и обычно отводится от средней точки. Вторичная обмотка имеет сопротивление 8 Ом и не имеет центрального отвода. Эти значения импеданса не совпадают с сопротивлением постоянному току, поэтому не ожидайте, что ваш омметр покажет 1000 Ом и 8 Ом, однако обмотка 1000 Ом покажет подробнее сопротивление, чем обмотка 8 Ом, потому что у нее больше витков.

Если такой трансформатор не может быть получен для эксперимента, обычный понижающий силовой трансформатор на 120 В / 6 В тоже неплохо работает.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 2, глава 1:«Основы теории переменного тока»

Уроки электрических цепей , Том 2, глава 7:«Сигналы переменного тока смешанной частоты»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Разница между амплитудой и частотой
• Измерение переменного напряжения, тока с помощью счетчика
• Работа трансформатора, повышающий

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Обычно школьный изучающий электронику имеет доступ к устройству, называемому генератором сигналов . , или генератор функций используется для создания сигналов напряжения переменной частоты для питания цепей переменного тока. Недорогая электронная клавиатура - более дешевая альтернатива обычному генератору сигналов и обеспечивает функции, которые не могут соответствовать большинству генераторов сигналов, например создание смешанной частоты волны.

Чтобы «подключиться» к напряжению переменного тока, создаваемому клавиатурой, вам нужно вставить штекер в разъем для наушников (иногда просто обозначенный на клавиатуре как «телефон») с двумя проводами для подключения к схемам собственной разработки. Когда вы вставляете штекер в гнездо, обычный динамик, встроенный в клавиатуру, будет отключен (при условии, что клавиатура оборудована таковым), и сигнал, который используется для питания этого динамика, будет доступен на проводах штекера. В этом конкретном эксперименте я рекомендую использовать клавиатуру для питания стороны 8 Ом «выходного» звукового трансформатора, чтобы поднять напряжение до более высокого уровня. Если вместо трансформатора аудиовыхода используется силовой трансформатор, подключите клавиатуру к обмотке низкого напряжения, чтобы она работала как повышающее устройство. Клавиатуры выдают сигналы очень низкого напряжения, поэтому в этом эксперименте нет опасности поражения электрическим током.

Используя недорогую клавиатуру Yamaha, я обнаружил, что настройка тембра «панфлейта» дает наиболее точную форму синусоидальной волны. С этой формой волны или чем-то близким к ней (например, флейта) рекомендуется начать экспериментировать, поскольку она относительно свободна от гармоник (много форм волны смешиваются вместе, с целочисленной и кратной частотой). Поскольку этот сигнал состоит только из одной частоты, мультиметр не может его измерить. Убедитесь, что на клавиатуре установлен режим, в котором нота будет удерживаться при удерживании любой клавиши - в противном случае амплитуда (напряжение) формы волны будет постоянно изменяться (высокое при первом нажатии клавиши, затем быстрое затухание до нуля. ).

С помощью вольтметра переменного тока снимите напряжение прямо с разъема наушников. Затем считайте напряжение, повышенное трансформатором, отмечая коэффициент шага. Если ваш мультиметр имеет функцию «частоты», используйте ее для измерения частоты сигнала, генерируемого клавиатурой. Попробуйте разные ноты на клавиатуре и запишите их частоты. Вы замечаете закономерность в частоте при активации разных нот, особенно клавиш, которые похожи друг на друга (обратите внимание на 12-клавишный черно-белый узор, повторяющийся на клавиатуре слева направо)? Если вы не против делать отметки на клавиатуре, напишите частоты в герцах черными чернилами на белых клавишах, рядом с верхними частями, где пальцы менее склонны стирать цифры.

В идеале не должно быть изменения амплитуды сигнала (напряжения), поскольку пробуются разные частоты (ноты на клавиатуре). Если вы отрегулируете громкость вверх и вниз, вы должны обнаружить, что изменения амплитуды не должны иметь большого влияния на измерение частоты или не должны влиять на нее. Амплитуда и частота - два совершенно независимых аспекта сигнала переменного тока.

Попробуйте подключить выход клавиатуры к нагрузке с сопротивлением 10 кОм (через штекер наушников) и измерьте переменный ток мультиметром. Если ваш мультиметр имеет функцию частоты, вы также можете измерить частоту этого тока. Оно должно быть таким же, как и напряжение для любой данной ноты (клавиши клавиатуры).

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица сигналов смешанной частоты