Gevoelige spanningdetector: Bouw een high-sensitivity audio signaal detector

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Hoogwaardige gesloten-kop koptelefoons
• Vrouwelijke koptelefoon jack (Radio Shack #274-312)
• Kleine aftrapstroomtransformator (Radio Shack #273-1365 of equivalent; gebruik de 6V secundaire tap)
• Twee 1N4001 gelijkrichterdiodes (Radio Shack #276-1101)
• 1 kΩ weerstand
• 100 kΩ potentiometer (Radio Shack #271-092)
• Twee banaan-jack binding posts (Radio Shack #274-662 of equivalent)
• Plastic of metalen montagedoos

Koptelefoon gevoeligheid is cruciaal. Hoe hoger de dB rating, hoe beter de detector. Test verschillende modellen bij een betrouwbare audioshop; het model dat hoorbaar reageert op het laagste volume op een radio of CD-speler is ideaal. Je hebt niet het duurste paar nodig – een oudere Radio Shack "Realistic" set heeft in de praktijk goed gewerkt.

Een transformator wordt gebruikt om de lage-spanningsingang om te zetten in een vorm die de koptelefoons aandrijft. Een kleine aftrapstroomtransformator (120V → 6V) is goedkoop, robuust en biedt de impedantie matching die nodig is voor lage-stroom signalen.

De 1 kΩ weerstands tolerantie is onbelangrijk; het beperkt simpelweg de spanning over de transformator's primaire. De 100 kΩ potentiometer laat de gebruiker de luidheid regelen en sterkere signalen attenuëren.

Hoewel een audio-taper potentiometer ideaal zou zijn, werkt een lineaire taper even goed voor deze toepassing.

KRUISVERWIJZINGEN

• 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"

LEERDOELEN

• Soldeertechnieken oefenen
• Extreem kleine elektrische signalen detecteren
• Een potentiometer als spanningsdeler / signaal attenuator gebruiken
• Diodes einsetten om spanning te clippen op een maximum niveau

SCHEMA DIAGRAM

ILLUSTRATIES

INSTRUCTIES

Meeste koptelefoons zijn stereo met een drie-contact stekker; je verbindt alleen twee contacten. Als je een mono set hebt, gebruik de twee contacten.

Verbind de linker en rechter drivers in serie – dit maximaliseert de hoorbare respons op een klein signaal.

Soldeer alle verbindingen schoon. Losse contacten voegen ruis toe en kunnen de zwakke signalen die de detector ontworpen is om te horen maskeren.

De twee 1N4001 diodes en de 1 kΩ weerstand zijn bedraad over de transformator's primaire. Ze beperken de spanningsval tot ongeveer 0,7V, wat excessieve geluid verhindert dat koptelefoons kan beschadigen of een gevaarlijk geluidsniveau kan creëren als de detector aan een hoge-spanningsbron verbonden wordt.

Banaan-jack binding posts monteren de testleidingen. Gebruik standaard multimeter meetpennen of alligator clips voor veilige verbinding.

De detector is geschikt voor brugbalans, nul-balans voltmeters, en het detecteren van lage-amplitude AC signalen in het audioband – een goedkope alternatief voor een oscilloscoop.

Bij het testen van bronnen boven 1V, attenueer het signaal door een spanningsdeler aan de voorkant van de circuit te plaatsen.

Stel de 100 kΩ potentiometer in op mid-range als startpunt. Verhoog de knop als het geluid te stil is, of verlaag het als het te luid is.

De detector klikt wanneer de testleidingen verbinden of loskoppelen van een spanningsbron. Met goedkope koptelefoons kan het stromen beneden 0,1 µA detecteren. Een eenvoudige test is de leidings aan de punt van je tong aan te raken; de galvanische spanning van de natte huid produceert een zwak klikgeluid.

Omdat koptelefoons lage-impedantie apparaten zijn (≈8 Ω), vereisen ze lage spanning maar hoge stroom om geluid te produceren. De transformator past de hoge-impedantie bron aan de koptelefoon aan, wat de krachtoverdracht maximaliseert per de Maximum Power Transfer Theorem en een magnetische "kickback" produceert die zelfs kleine DC signalen versterkt.

Voor langdurig gebruik, monteer alle componenten in een plastic of metalen doos en voer speciale testleidingen. Deze permanente build maakt de detector klaar voor toekomstige experimenten.

GERELATEERDE WERKBLADEN

• Ontwerp Project: Gevoelige Audio Detector Werkblad