Muziektoetsenbord als signaalgenerator

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Elektronisch "toetsenbord" (muzikaal)
• "Mono" (niet stereo) hoofdtelefoonstekker
• Impedantie-aanpassingstransformator (verhouding van 1k tot 8 Ω; Radio Shack-catalogus # 273-1380)
• 10 kΩ weerstand

In dit experiment leer je hoe je een elektronisch muziektoetsenbord gebruikt als bron van wisselstroomspanningssignalen met variabele frequentie. U hoeft hiervoor geen duur keyboard aan te schaffen, maar een met ten minste enkele tientallen 'stem'-selecties (piano, fluit, harp, enz.) zou goed zijn. De "mono"-stekker wordt aangesloten op de hoofdtelefoonaansluiting van het muzikale toetsenbord, dus zorg voor een stekker met de juiste maat voor het toetsenbord.

De "impedantie-aanpassingstransformator" is een kleine transformator die gemakkelijk verkrijgbaar is bij een elektronicawinkel. Men kan worden weggevaagd van een kleine, ongewenste radio:hij wordt aangesloten tussen de luidspreker en de printplaat (versterker), dus is gemakkelijk te identificeren op locatie.

De primaire wikkeling heeft een impedantie van ohm (1000 ) en is meestal gecentreerd. De secundaire wikkeling is 8 en niet gecentreerd. Deze impedantiecijfers zijn niet hetzelfde als gelijkstroomweerstand, dus verwacht geen 1000 Ω en 8 Ω te lezen met uw ohmmeter, maar de 1000 Ω-wikkeling geeft meer aan weerstand dan de 8 Ω wikkeling, omdat deze meer windingen heeft.

Als zo'n transformator niet voor het experiment kan worden verkregen, werkt een gewone 120V/6V step-down stroomtransformator ook redelijk goed.

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 2, hoofdstuk 1:"Basis AC-theorie"

Lessen in elektrische circuits , Volume 2, hoofdstuk 7:"AC-signalen met gemengde frequentie"

LEERDOELSTELLINGEN

• Verschil tussen amplitude en frequentie
• AC-spanning, stroom meten met een meter
• Transformatorwerking, opvoeren

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Normaal gesproken zou een student elektronica op een school toegang hebben tot een apparaat dat een signaalgenerator wordt genoemd , of functiegenerator gebruikt om spanningsgolfvormen met variabele frequentie te maken om AC-circuits van stroom te voorzien. Een goedkoop elektronisch toetsenbord is een goedkoper alternatief voor een gewone signaalgenerator en biedt functies die de meeste signaalgeneratoren niet kunnen evenaren, zoals het produceren van gemengde frequenties golven.

Om "aan te sluiten" op de wisselspanning die door het toetsenbord wordt geproduceerd, moet u een stekker in de hoofdtelefoonaansluiting steken (soms gewoon met het label "telefoon" op het toetsenbord), compleet met twee draden voor aansluiting op circuits van uw eigen ontwerp. Wanneer u de stekker in de aansluiting steekt, wordt de normale luidspreker die in het toetsenbord is ingebouwd, losgekoppeld (ervan uitgaande dat het toetsenbord daarmee is uitgerust) en is het signaal dat de luidspreker van stroom heeft voorzien beschikbaar via de stekkerdraden. In dit specifieke experiment raad ik aan om het toetsenbord te gebruiken om de 8 Ω-kant van een audio-uitgangstransformator van stroom te voorzien om de spanning naar een hoger niveau te brengen. Als u een stroomtransformator gebruikt in plaats van een audio-uitgangstransformator, sluit u het toetsenbord aan op de laagspanningswikkeling zodat het werkt als een opstapapparaat. Toetsenborden produceren signalen met een zeer laag voltage, dus er is geen gevaar voor schokken in dit experiment.

Met behulp van een goedkoop Yamaha-toetsenbord heb ik ontdekt dat de voice-instelling 'panfluit' de meest zuivere sinusgolfvorm produceert. Deze golfvorm, of iets dat er in de buurt komt (fluit bijvoorbeeld), wordt aanbevolen om mee te experimenteren, aangezien het relatief vrij is van harmonischen (veel golfvormen met elkaar vermengd, van integer-multiple frequentie). Omdat het uit slechts één frequentie bestaat, is het een minder complexe golfvorm voor uw multimeter om te meten. Zorg ervoor dat het toetsenbord is ingesteld op een modus waarin de noot wordt aangehouden als een willekeurige toets wordt ingedrukt - anders zal de amplitude (spanning) van de golfvorm constant veranderen (hoog wanneer de toets voor het eerst wordt ingedrukt en vervolgens snel wegsterven naar nul ).

Gebruik een AC-voltmeter om de spanning rechtstreeks van de hoofdtelefoonstekker af te lezen. Lees vervolgens de spanning af zoals opgevoerd door de transformator, waarbij u de stapverhouding noteert. Als uw multimeter een "frequentie" -functie heeft, gebruikt u deze om de frequentie te meten van de golfvorm die door het toetsenbord wordt geproduceerd. Probeer verschillende noten op het toetsenbord en neem hun frequenties op. Merk je een patroon in frequentie op als je verschillende noten activeert, vooral toetsen die op elkaar lijken (let op het 12-toetsen zwart-wit patroon dat van links naar rechts op het toetsenbord wordt herhaald)? Als je het niet erg vindt om markeringen op je toetsenbord te maken, schrijf dan de frequenties in Hertz in zwarte inkt op de witte toetsen, in de buurt van de bovenkant waar vingers minder snel de cijfers eraf wrijven.

Idealiter zou er geen verandering in signaalamplitude (voltage) moeten zijn, aangezien verschillende frequenties (noten op het toetsenbord) worden geprobeerd. Als u het volume omhoog en omlaag bijstelt, moet u ontdekken dat veranderingen in amplitude weinig of geen invloed hebben op de frequentiemeting. Amplitude en frequentie zijn twee volledig onafhankelijke aspecten van een AC-signaal.

Probeer de toetsenborduitgang aan te sluiten op een belastingsweerstand van 10 kΩ (via de hoofdtelefoonstekker) en meet de wisselstroom met uw multimeter. Als uw multimeter een frequentiefunctie heeft, kunt u ook de frequentie van deze stroom meten. Het moet hetzelfde zijn als voor de spanning voor een bepaalde noot (toetsenbordtoets).

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad signalen met gemengde frequenties