Detector de voltaje sensible: construye un detector de señal de audio de alta sensibilidad

PIEZAS Y MATERIALES

• Auriculares cerrados de alta calidad
• Jack hembra para auriculares (Radio Shack #274-312)
• Pequeño transformador reductor de potencia (Radio Shack #273-1365 o equivalente; usa el grifo secundario de 6 V)
• Dos diodos rectificadores 1N4001 (Radio Shack #276-1101)
• Resistencia de 1 kΩ
• Potenciómetro de 100 kΩ (Radio Shack #271-092)
• Dos bornes de conexión banana-jack (Radio Shack #274-662 o equivalente)
• Caja de montaje de plástico o metal

La sensibilidad de los auriculares es crítica. Cuanto mayor el rating dB, mejor el detector. Prueba varios modelos en una tienda de audio de confianza; el modelo que responde audiblemente al volumen más bajo en una radio o reproductor CD es ideal. No necesitas el par más caro —un set antiguo «Realistic» de Radio Shack ha funcionado bien en la práctica.

Se emplea un transformador para convertir la entrada de bajo voltaje en una forma que impulse los auriculares. Un pequeño transformador reductor de potencia (120 V → 6 V) es barato, robusto y proporciona el acoplamiento de impedancia necesario para señales de baja corriente.

La tolerancia de la resistencia de 1 kΩ es irrelevante; simplemente limita el voltaje a través del primario del transformador. El potenciómetro de 100 kΩ permite al usuario ajustar volumen y atenuar señales más fuertes.

Aunque un potenciómetro de taper de audio sería ideal, uno lineal funciona igual de bien para esta aplicación.

REFERENCIAS CRUZADAS

• Lecciones en Circuitos Eléctricos, Vol 1, cap 8: «Circuitos de Medición DC»
• Lecciones en Circuitos Eléctricos, Vol 1, cap 10: «Análisis de Redes DC» (Teorema de Transferencia de Potencia Máxima)
• Lecciones en Circuitos Eléctricos, Vol 2, cap 9: «Transformadores»
• Lecciones en Circuitos Eléctricos, Vol 2, cap 12: «Circuitos de Medición AC»

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Practicar técnicas de soldadura
• Detectar señales eléctricas extremadamente pequeñas
• Usar un potenciómetro como divisor de voltaje / atenuador de señal
• Emplear diodos para recortar voltaje a un nivel máximo

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIONES

INSTRUCCIONES

La mayoría de auriculares son estéreo con enchufe de tres contactos; conectarás solo dos contactos. Si tienes un set mono, usa sus dos contactos.

Conecta los drivers izquierdo y derecho en serie —esto maximiza la respuesta audible a una señal pequeña.

Suolda todas las conexiones limpiamente. Contactos sueltos añaden ruido y pueden enmascarar las señales tenues que el detector está diseñado para escuchar.

Los dos diodos 1N4001 y la resistencia de 1 kΩ se cablean a través del primario del transformador. Limitan la caída de voltaje a unos 0,7 V, previniendo sonido excesivo que podría dañar auriculares o crear un nivel de ruido peligroso si el detector se conecta a una fuente de alto voltaje.

Los bornes banana-jack montan los cables de prueba. Usa puntas de multímetro estándar o clips de cocodrilo para conexión segura.

El detector es adecuado para balance de puente, voltímetros de balance nulo y detección de señales AC de baja amplitud en banda de audio —una alternativa barata a un osciloscopio.

Al probar fuentes arriba de 1 V, atenúa la señal colocando un divisor de voltaje al frente del circuito.

Ajusta el potenciómetro de 100 kΩ a medio rango como punto de partida. Aumenta la perilla si el sonido es demasiado bajo, o disminúyela si es demasiado alto.

El detector hace clic cada vez que los cables de prueba conectan o desconectan de una fuente de voltaje. Con auriculares de bajo coste, puede detectar corrientes por debajo de 0,1 µA. Una prueba simple es tocar las puntas con la punta de tu lengua; el voltaje galvánico de la piel húmeda produce un débil sonido de clic.

Como los auriculares son dispositivos de baja impedancia (≈8 Ω), requieren bajo voltaje pero alta corriente para producir sonido. El transformador acopla la fuente de alta impedancia al auricular, maximizando la transferencia de potencia según el Teorema de Transferencia de Potencia Máxima y produciendo un «retorno» magnético que amplifica incluso pequeñas señales DC.

Para uso a largo plazo, monta todos los componentes en una caja de plástico o metal y tiende cables de prueba dedicados. Esta construcción permanente deja el detector listo para futuros experimentos.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS

• Hoja de Trabajo Proyecto de Diseño: Detector de Audio Sensible