Clavier musical comme générateur de signaux

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• « clavier » électronique (musical)
• Prise de type casque « mono » (pas stéréo)
• Transformateur d'adaptation d'impédance (rapport 1k Ω à 8 Ω ; catalogue Radio Shack n° 273-1380)
• Résistance 10 kΩ

Dans cette expérience, vous apprendrez à utiliser un clavier musical électronique comme source de signaux de tension alternative à fréquence variable. Vous n'avez pas besoin d'acheter un clavier coûteux pour cela, mais un avec au moins quelques dizaines de sélections de « voix » (piano, flûte, harpe, etc.) serait bien. La fiche « mono » sera branchée sur la prise casque du clavier musical, alors procurez-vous une fiche de la bonne taille pour le clavier.

Le « transformateur d'adaptation d'impédance » est un transformateur de petite taille facilement obtenu dans un magasin de fournitures électroniques. L'un peut être récupéré dans une petite radio indésirable :elle se connecte entre le haut-parleur et le circuit imprimé (amplificateur), elle est donc facilement identifiable par son emplacement.

L'enroulement primaire est évalué en ohms d'impédance (1000 ) et est généralement à prise centrale. L'enroulement secondaire est de 8 et non à prise centrale. Ces chiffres d'impédance ne sont pas les mêmes que la résistance CC, alors ne vous attendez pas à lire 1 000 et 8 avec votre ohmmètre. Cependant, l'enroulement de 1 000 indiquera plus résistance que le bobinage 8 Ω, car il a plus de tours.

Si un tel transformateur ne peut pas être obtenu pour l'expérience, un transformateur de puissance abaisseur 120 V/6 V normal fonctionne également assez bien.

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 2, chapitre 1 :« Théorie de base de l'AC »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 2, chapitre 7 : « Signaux alternatifs à fréquences mixtes »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Différence entre l'amplitude et la fréquence
• Mesure de la tension alternative, du courant avec un compteur
• Opération de transformateur, montée en puissance

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Normalement, un étudiant en électronique dans une école aurait accès à un appareil appelé générateur de signal , ou générateur de fonction utilisé pour créer des formes d'onde de tension à fréquence variable pour alimenter des circuits CA. Un clavier électronique bon marché est une alternative moins chère à un générateur de signaux classique et offre des fonctionnalités que la plupart des générateurs de signaux ne peuvent pas égaler, telles que la production de fréquence mixte vagues.

Pour « exploiter » la tension alternative produite par le clavier, vous devez insérer une fiche dans la prise casque (parfois simplement étiquetée « téléphone » sur le clavier) avec deux fils pour la connexion aux circuits de votre propre conception. Lorsque vous insérez la fiche dans la prise, le haut-parleur normal intégré au clavier sera déconnecté (en supposant que le clavier en soit équipé) et le signal qui alimentait ce haut-parleur sera disponible au niveau des fils de la prise. Dans cette expérience particulière, je recommande d'utiliser le clavier pour alimenter le côté 8 Ω d'un transformateur de « sortie » audio pour augmenter la tension à un niveau supérieur. Si vous utilisez un transformateur d'alimentation au lieu d'un transformateur de sortie audio, connectez le clavier à l'enroulement basse tension afin qu'il fonctionne comme un dispositif élévateur. Les claviers produisent des signaux à très basse tension, il n'y a donc aucun risque d'électrocution dans cette expérience.

À l'aide d'un clavier Yamaha bon marché, j'ai découvert que le réglage de la voix "flûte de pan" produit la forme d'onde sinusoïdale la plus vraie. Cette forme d'onde, ou quelque chose qui s'en rapproche (flûte, par exemple), est recommandée pour commencer à expérimenter car elle est relativement exempte d'harmoniques (nombreuses formes d'onde mélangées, de fréquence entière-multiple). Étant composé d'une seule fréquence, il s'agit d'une forme d'onde moins complexe à mesurer par votre multimètre. Assurez-vous que le clavier est réglé sur un mode où la note sera maintenue tant qu'une touche est maintenue enfoncée, sinon l'amplitude (tension) de la forme d'onde changera constamment (élevée lorsque la touche est enfoncée pour la première fois, puis décroît rapidement jusqu'à zéro ).

À l'aide d'un voltmètre CA, lisez la tension directement à partir de la prise du casque. Ensuite, lisez la tension augmentée par le transformateur, en notant le rapport de pas. Si votre multimètre dispose d'une fonction « fréquence », utilisez-la pour mesurer la fréquence de la forme d'onde produite par le clavier. Essayez différentes notes sur le clavier et enregistrez leurs fréquences. Remarquez-vous un motif de fréquence lorsque vous activez différentes notes, en particulier des touches similaires les unes aux autres (remarquez le motif noir et blanc à 12 touches répété sur le clavier de gauche à droite) ? Si cela ne vous dérange pas de faire des marques sur votre clavier, écrivez les fréquences en Hertz à l'encre noire sur les touches blanches, près des sommets où les doigts sont moins susceptibles d'effacer les chiffres.

Idéalement, il ne devrait y avoir aucun changement dans l'amplitude du signal (tension) lorsque différentes fréquences (notes sur le clavier) sont essayées. Si vous réglez le volume vers le haut et vers le bas, vous devriez découvrir que les changements d'amplitude devraient avoir peu ou pas d'impact sur la mesure de fréquence. L'amplitude et la fréquence sont deux aspects complètement indépendants d'un signal CA.

Essayez de connecter la sortie du clavier à une résistance de charge de 10 kΩ (via la prise casque) et mesurez le courant alternatif avec votre multimètre. Si votre multimètre dispose d'une fonction fréquence, vous pouvez également mesurer la fréquence de ce courant. Elle doit être la même que pour la tension d'une note donnée (touche du clavier).

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Fiche de travail sur les signaux à fréquence mixte