信号発生器としての鍵盤

このような変圧器が実験で得られない場合は、通常の120V / 6V降圧電源変圧器もかなりうまく機能します。

相互参照

電気回路の教訓 、第2巻、第1章：「基本的なAC理論」

電気回路の教訓 、第2巻、第7章：「混合周波数AC信号」

学習目標

• 振幅と周波数の違い
• AC電圧、電流をメーターで測定
• 変圧器の操作、ステップアップ

回路図

イラスト

手順

通常、学校の電子機器の学生は、信号発生器と呼ばれるデバイスにアクセスできます。 、または関数発生器 AC回路に電力を供給するための可変周波数電圧波形を作成するために使用されます。安価な電子キーボードは、通常の信号発生器の安価な代替品であり、混合周波数の生成など、ほとんどの信号発生器では対応できない機能を提供します。 波。

キーボードによって生成されたAC電圧を「タップイン」するには、独自の設計の回路に接続するための2本のワイヤーを備えたプラグをヘッドフォンジャック（キーボードに「電話」と表示されることもあります）に挿入する必要があります。プラグをジャックに挿入すると、キーボードに組み込まれている通常のスピーカーが切断され（キーボードにプラグが装備されている場合）、そのスピーカーに電力を供給するために使用された信号がプラグワイヤーで利用できるようになります。この特定の実験では、キーボードを使用してオーディオ「出力」トランスの8Ω側に電力を供給し、電圧をより高いレベルに上げることをお勧めします。オーディオ出力トランスの代わりに電源トランスを使用する場合は、キーボードを低電圧巻線に接続して、昇圧デバイスとして動作するようにします。キーボードは非常に低い電圧の信号を生成するため、この実験では感電の危険はありません。

安価なヤマハのキーボードを使用して、「パンフルート」の音声設定が最も真の正弦波波形を生成することを発見しました。この波形、またはそれに近いもの（フルートなど）は、高調波が比較的少ないため（整数倍の周波数の多くの波形が混在しているため）、実験を開始することをお勧めします。 1つの周波数だけで構成されているため、マルチメータが測定する波形はそれほど複雑ではありません。キーボードが、キーを押したまま音が持続するモードに設定されていることを確認してください。そうしないと、波形の振幅（電圧）が絶えず変化します（キーを最初に押したときに高くなり、その後急速にゼロに減衰します）。 。

AC電圧計を使用して、ヘッドホンプラグから直接電圧を読み取ります。次に、ステップ比に注意して、トランスによってステップアップされた電圧を読み取ります。マルチメータに「周波数」機能がある場合は、それを使用して、キーボードによって生成される波形の周波数を測定します。キーボードでさまざまな音符を試して、それらの周波数を記録します。異なる音符、特に互いに類似したキーをアクティブにすると、周波数のパターンに気づきますか（キーボードで左から右に繰り返される12キーの白黒パターンに注意してください）。キーボードにマークを付けてもかまわない場合は、指が数字をこすり落とす可能性が低い上部の近くにある白いキーに、周波数をヘルツで黒インクで書き込みます。

理想的には、さまざまな周波数（キーボードの音符）が試されるときに、信号の振幅（電圧）に変化がないようにする必要があります。音量を上下に調整すると、振幅の変化が周波数測定にほとんどまたはまったく影響を与えないことがわかります。振幅と周波数は、AC信号の2つの完全に独立した側面です。

キーボード出力を（ヘッドフォンプラグを介して）10kΩの負荷抵抗に接続し、マルチメータでAC電流を測定してみてください。マルチメータに周波数機能がある場合は、この電流の周波数も測定できます。特定の音符（キーボードキー）の電圧と同じである必要があります。

関連ワークシート：

• 混合周波数信号ワークシート