電子キーボードを可変周波数AC信号発生器として活用する
必要材料
- 電子楽器キーボード（ピアノ、フルート、ハープ等多彩な音色を持つものが理想）
- モノラル（単一チャネル）ヘッドホンジャックアダプター
- インピーダンス整合トランス（1kΩ→8Ω、例：Radio Shack #273-1380）
- 10kΩ抵抗
この実験は、標準的な電子キーボードが低コストな可変周波数AC電圧源として機能することを示します。キーボードのヘッドホン出力がAC波形を供給し、トランスで増幅・昇圧して更なる測定に利用できます。
ほとんどのキーボードには数十種類以上の音色があります；パンフルートやフルート音色が最もクリーンな正弦波出力を生成する傾向があり、初期試験に最適です。
モノラルプラグはキーボードのヘッドホンジャックに合致する必要があります。接続するとキーボード内蔵スピーカーが切断され、プラグのワイヤーにAC信号が現れます。
オーディオ出力トランス（8Ω二次側）で電圧を昇圧；パワートランスを使う場合はキーボードを低電圧巻線に接続して昇圧効果を得ます。キーボード出力は低電圧なので感電リスクはありません。
主要概念
- 振幅 vs 周波数：電圧レベルと波形周波数が独立であることを理解する
- AC測定：電圧と周波数機能付きマルチメータで波形特性を記録
- トランス動作：昇圧比とインピーダンス整合が信号品質にどう影響するか観察
参考文献
- Lessons In Electric Circuits, Vol. 2, Chap. 1 – “Basic AC Theory”
- Lessons In Electric Circuits, Vol. 2, Chap. 7 – “Mixed‑Frequency AC Signals”
回路図
イラスト
手順
1. キーボードをサステイン（持続音）モードに設定し、キーを押し続けている間振幅が一定になるようにします。
2. モノラルプラグをキーボードのヘッドホンジャックと測定回路に接続。
3. マルチメータでプラグの生AC電圧を読み取り、次にトランス二次側の昇圧電圧を測定。両読み取り値の比を記録。
4. メータに周波数表示機能があれば、演奏する各音の周波数を記録。標準的な十二平均律が観察されるはず：オクターブごとに周波数が2倍、半音ごとに2^(1/12)倍。
5. キーボードの音量（振幅）を変えても測定周波数が変わらないことを確認。
6. ヘッドホン出力に10kΩ抵抗を直列接続し、AC電流を測定。各音の電流周波数が電圧周波数と一致することを確認。
ワークシート
- Mixed‑Frequency Signals Worksheet
産業技術