打造一臺能讓你傾聽電磁場的裝置

五月 25, 2017
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Elektrosluch是一臺開源的電磁場監聽設備,讓人們可以探索圍繞在我們身邊的電磁場聲音世界。在這個專題中,你將會打造一臺能直接插上耳機的Elektrosluch,讓你能聽見身邊各式各樣電子裝置的電磁場。我建議你可以將Elektrosluch放在電腦、平板、手機、相機和CD播放機附近,聽聽它們獨特的聲音吧!
在這篇教學中,我設計了一款使用最低限度元件的Elektrosluch,讓你之後可以依喜好擴充。有一些元件的數值可以隨你改變,我會在步驟中特別說明。
PARTS
  • 洞洞板,至少15×24孔
  • 電阻,1kΩ,1%,金屬膜(2)
  • 電阻,390kΩ,1%,金屬膜(2)
  • 電容,2.2µF 10V(4),聚丙烯、高分子或電解
  • 電容,100µF 10V(2),low ESR電解或高分子
  • 電感器,22mH,直立式(2)
  • IC插座,8 pin DIL(1)
  • 運算放大器IC晶片,OPA2134(1),你也可以使用其他的運算放大器──看看腳位的分布!
  • 立體聲插孔端子(1)
  • 9V電池扣導線(1)
  • 9V電池(1)
  • 連接線
TOOLS
  • 烙鐵和焊錫,0.5mm,60/40
  • 剪線鉗
  • 剝線鉗(非必要)
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打造Elektrosluch所需全部元件。照片皆由Jonas Gruska提供
本篇教學使用一塊15 x 24孔的洞洞板,並需要仔細斟酌元件的配置。請特別注意文中元件的大小及擺放位置。另外,也請注意圖片中的元件如何在板子底下彼此連接。電阻/電容的針腳可以用長錫橋做有用的連接。
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點擊可看大圖

步驟

1. 焊上電感器L1和L2。請確保他們彼此之間的距離夠長,才能創造立體聲效果。這些電感器是這個專題的要角──它們基本上是圍繞著金屬芯的極長線圈,能做為磁場的天線,幫助我們感應電磁場。
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2. 焊上2.2µF電容C1和C2。這些電容將決定電路的最低截止頻率。數值愈高,得到的低頻也會愈多。由於Elektrosluch感應到的低頻大多是50/60Hz(視你的所在地而定),有些人會傾向用數值較低的電容來除去低頻。
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3. 焊上1kΩ電阻R1和R2。它們和R3與R4(390kΩ)會決定電路的增益。其所使用的拓撲結構被稱為「反相放大器」,能提供-390的增益結果值。前面的負號代表訊號反相於原訊號,在這個電路中並不重要。
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4. 焊上390 kΩ電阻R3和R4。從圖中你可以看到它們是以「直立」的方式焊接,這麼做是為了節省空間。
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5. 焊上我們要使用的IC插座。雖然你可以直接焊上IC,但我強烈建議你使用IC插座,這樣一來,你就可以在IC損壞或是想升級時隨時更換。這麼做也能降低焊接時毀損IC的風險。如你所見,在插座和電阻間焊有錫橋。
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6. 焊上2.2µF電容C3和C4。它們和C1及C2能決定電路中低頻的多寡。較高的數值會有較多的低頻,反之亦然。
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7. 焊上100µF電容C5和C6。它們是虛擬接地電路的一部分,是運算放大器要運作的必需原件。
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8. 焊上100kΩ電阻R5和R6。這兩個電阻會決定虛擬接地點。它們被當作是簡單的分壓器,將9V電池分成三種電位:0V、4.5V和9V。對我們的IC來說,會變成-4.5V、0(虛擬接地)和+4.5V。
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9. 焊上耳機孔和電線。它們會將C3和C4與耳機輸出連接。左聲道為藍色,右聲道為綠色。
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10. 用一條電線將IC的正電源連接到底部虛擬皆地電路的正極(C5/R5)。
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11. 現在將IC OPA2134裝入IC插座中。你也可以用其他運算放大器做實驗,包括腳位分布相同的LME49720, TL072, OPA1662和NE5532等。
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12. 焊上電池座的導線,讓其負極與C6/R6相連,正極與C5/R5相連。
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13. 再次確認板子底部的接線。
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14. 裝上電池和耳機,開始探索世界吧!你可以在電池底部黏上雙面膠,打造一個簡單的電池座。
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更進一步

這臺裝置無法控制音量──如果你想要的話,可以在耳機孔前加裝一個雙路電位器。
這臺裝置沒有開關──如果你想要的話,可以將開關裝在電池正極和電路之間。
以上這個版本非常簡陋,但是是一個探索電磁學很好的入門專題。你可以隨意實驗不同的增益配置、電容和運算放大器。這麼簡單的設計不太可能會出錯。歡迎你透過zvukolom@zvukolom.org與我們分享你升級後的版本。
(譯:編輯部)
原文
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