Detektor Tegangan Sensitif

BAGIAN DAN BAHAN

• Headphone audio "cangkir tertutup" berkualitas tinggi
• Soket headphone:wadah perempuan untuk colokan headphone (Katalog Radio Shack #274-312)
• Transformator daya step-down kecil (Katalog Radio Shack #273-1365 atau yang setara, menggunakan keran belitan sekunder 6 volt)
• Dua dioda penyearah 1N4001 (Katalog Radio Shack # 276-1101)
• Resistor 1 kΩ
• potensiometer 100 kΩ (Katalog Radio Shack # 271-092)
• Dua tiang pengikat gaya jack “pisang”, atau perangkat keras terminal lainnya, untuk koneksi ke sirkuit potensiometer (Katalog Radio Shack # 274-662 atau yang setara)
• Kotak pemasangan plastik atau logam

Mengenai headphone, semakin tinggi peringkat "sensitivitas" dalam desibel (dB), semakin baik, tetapi mendengarkan adalah keyakinan:jika Anda serius membangun detektor dengan sensitivitas maksimum untuk sinyal listrik kecil, Anda harus mencoba beberapa model headphone yang berbeda di toko audio berkualitas tinggi dan "dengarkan" yang menghasilkan suara yang dapat didengar untuk terendah pengaturan volume pada radio atau pemutar CD. Hati-hati, karena Anda bisa menghabiskan ratusan dolar untuk sepasang headphone untuk mendapatkan sensitivitas terbaik!

Namun, berhati-hatilah:Saya telah menggunakan lama sepasang headphone merek Radio Shack “Realistic” dengan hasil yang sangat memadai, jadi Anda tidak perlu membeli yang terbaik.

Sebuah transformator adalah perangkat yang biasanya digunakan dengan sirkuit arus bolak-balik (“AC”), digunakan untuk mengubah daya AC tegangan tinggi menjadi daya AC tegangan rendah, dan untuk banyak tujuan lainnya.

Anda tidak perlu memahami fungsi yang dimaksudkan dalam eksperimen ini, selain membuat headphone menjadi lebih sensitif terhadap sinyal listrik arus rendah.

Biasanya, transformator yang digunakan dalam jenis aplikasi ini (pencocokan impedansi speaker audio) disebut "transformator audio", dengan belitan primer dan sekundernya diwakili oleh nilai impedansi (1000 :8 ), bukan tegangan.

Sebuah transformator audio akan berfungsi, tetapi saya telah menemukan transformator daya step-down kecil dengan rasio 120/6 volt sangat memadai untuk tugas itu, lebih murah (terutama ketika diambil dari radio jam alarm toko barang bekas), dan jauh lebih banyak lagi. kasar.

Nilai toleransi (presisi) untuk resistor 1 kΩ tidak relevan. Potensiometer 100 kΩ adalah opsi yang direkomendasikan untuk dimasukkan ke dalam proyek ini, karena memberikan pengguna kontrol atas kenyaringan untuk setiap sinyal yang diberikan.

Meskipun audio-taper potensiometer akan sesuai untuk aplikasi ini, tidak perlu. Sebuah linier-lancip potensiometer bekerja dengan cukup baik.

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 8:“Sirkuit Pengukuran DC”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 10:“Analisis Jaringan DC” (berkenaan dengan Teorema Transfer Daya Maksimum)

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 2, bab 9:“Transformer”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 2, bab 12:“Sirkuit Pengukuran AC”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Untuk menunjukkan latihan menyolder
• Untuk menunjukkan bagaimana pendeteksian sinyal listrik yang sangat kecil
• Untuk menunjukkan cara menggunakan potensiometer sebagai pembagi tegangan/peredam sinyal
• Untuk menunjukkan cara menggunakan dioda untuk "menjepit" tegangan pada tingkat maksimum tertentu

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Headphone, kemungkinan besar adalah unit stereo (speaker kiri dan kanan terpisah) akan memiliki colokan tiga kontak.

Anda hanya akan terhubung ke dua dari tiga titik kontak tersebut. Jika Anda hanya memiliki satu set headphone "mono" dengan colokan dua kontak, cukup sambungkan ke dua titik kontak tersebut.

Anda dapat menghubungkan dua speaker stereo secara seri atau paralel. Menurut saya, sambungan seri berfungsi paling baik, yaitu menghasilkan suara terbanyak dari sinyal kecil:

Solder semua sambungan kabel dengan baik. Sistem detektor ini sangat sensitif, dan setiap sambungan kabel yang longgar di sirkuit akan menambah kebisingan yang tidak diinginkan pada suara yang dihasilkan oleh sinyal tegangan yang diukur.

Dua dioda (simbol komponen seperti panah) yang dihubungkan secara paralel dengan belitan primer transformator, bersama dengan resistor 1 kΩ yang dihubungkan seri, bekerja sama untuk mencegah lebih dari sekitar 0,7 volt jatuh pada kumparan primer transformator.

Ini melakukan satu hal dan satu hal saja:membatasi jumlah suara yang dapat dihasilkan headphone. Sistem akan bekerja tanpa dioda dan resistor pada tempatnya, tetapi tidak akan ada batasan volume suara di sirkuit, dan suara yang dihasilkan yang disebabkan oleh penyambungan kabel uji secara tidak sengaja ke sumber tegangan besar (seperti baterai) dapat memekakkan telinga!

Tiang pengikat menyediakan titik koneksi untuk sepasang probe uji dengan sumbat berbentuk pisang, setelah komponen detektor dipasang di dalam kotak.

Anda dapat menggunakan probe multimeter biasa, atau membuat probe sendiri dengan klip buaya di ujungnya untuk koneksi yang aman ke sirkuit.

Detektor dimaksudkan untuk digunakan untuk menyeimbangkan sirkuit pengukuran jembatan, sirkuit voltmeter potensiometri (null-balance), dan mendeteksi sinyal AC (“arus bolak-balik”) dengan amplitudo sangat rendah dalam rentang frekuensi audio. Ini adalah peralatan uji yang berharga, terutama untuk eksperimen beranggaran rendah tanpa osiloskop.

Ini juga berharga karena memungkinkan Anda menggunakan indera tubuh yang berbeda dalam menafsirkan perilaku sirkuit.

Untuk koneksi di semua sumber tegangan non-sepele (1 volt dan lebih besar), sensitivitas detektor yang sangat tinggi harus dilemahkan.

Ini dapat dicapai dengan menghubungkan pembagi tegangan ke "depan" sirkuit:

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

Sesuaikan potensiometer pembagi tegangan 100 kΩ ke kisaran menengah saat awalnya merasakan sinyal tegangan yang besarnya tidak diketahui.

Jika suaranya terlalu keras, turunkan potensiometer dan coba lagi. Jika terlalu lunak, balikkan dan coba lagi.

Detektor menghasilkan suara "klik" setiap kali kabel uji membuat atau memutuskan kontak dengan sumber tegangan yang diuji. Dengan headphone murah saya, saya dapat mendeteksi arus kurang dari 1/10 mikroamp ( <0,1 A).

Demonstrasi yang baik dari sensitivitas detektor adalah dengan menyentuh kedua ujung uji ke ujung lidah Anda, dengan penyesuaian sensitivitas disetel ke maksimum.

Tegangan yang dihasilkan oleh kontak logam-ke-elektrolit (disebut tegangan galvanik ) sangat kecil, tetapi cukup untuk menghasilkan suara “klik” yang lembut setiap kali sadapan membuat dan memutuskan kontak pada kulit lidah Anda yang basah.

Coba cabut steker headphone dari soket (stop kontak) dan sentuh dengan cara yang sama ke ujung lidah Anda.

Anda masih harus mendengar suara klik pelan, tetapi amplitudonya akan jauh lebih kecil.

Speaker headphone adalah perangkat "impedansi rendah":mereka membutuhkan tegangan rendah dan arus "tinggi" untuk menghasilkan daya suara yang besar.

Impedansi adalah ukuran perlawanan terhadap setiap dan semua bentuk arus listrik, termasuk arus bolak-balik (AC). Perlawanan, sebagai perbandingan, adalah ukuran penentangan yang ketat terhadap langsung arus (DC).

Seperti resistansi, impedansi diukur dalam satuan Ohm (Ω), tetapi dilambangkan dalam persamaan dengan huruf kapital “Z” dan bukan huruf kapital “R”.

Kami menggunakan istilah "impedansi" untuk menggambarkan penentangan headphone terhadap arus karena pada umumnya sinyal AC yang digunakan headphone, bukan DC.

Sebagian besar sumber sinyal kecil memiliki impedansi internal yang tinggi, beberapa jauh lebih tinggi dari nominal 8 speaker headphone.

Ini adalah cara teknis untuk mengatakan bahwa mereka tidak mampu memasok arus dalam jumlah besar.

Seperti yang diprediksi oleh Teorema Transfer Daya Maksimum, daya suara maksimum akan dikirimkan oleh speaker headphone saat impedansinya “disesuaikan” dengan impedansi sumber tegangan.

Transformator melakukan ini. Transformator juga membantu mendeteksi sinyal DC kecil dengan menghasilkan "kickback" induktif setiap kali rangkaian kabel uji putus, sehingga "memperkuat" sinyal dengan menyimpan energi listrik secara magnetis dan secara tiba-tiba melepaskannya ke speaker headphone.

Saya merekomendasikan membangun detektor ini secara permanen (memasang semua komponen di dalam kotak dan menyediakan kabel uji yang bagus) sehingga dapat dengan mudah digunakan di masa mendatang. Dibangun seperti itu, mungkin terlihat seperti ini:

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Proyek Desain:Lembar Kerja Detektor Audio Sensitif