Tiesittekö, että myös puhelinta, tietokonetta tai tablettia voi käyttää signaaligeneraattorina? Tällöin virta tulee sopivaa johtoa pitkin jostain laitteessa olevasta liitännästä, esimerkiksi tästä:
(cc) Wikimedia Commons / Kelvinsong. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:IPhone_5S_bottom.png
Toisin kuin hienoista signaaligeneraattoreista, puhelimista ja tableteista ei vain saa kovin voimakasta sähkövirtaa. Otetaan avuksi vahvistinpiiri, joka on piriilevy, jossa on vastuksia, kondensaattoreita, transistoreja ja paristoja. Piiri voimistaa siihen tulevaa sähkövirtaa paristojen avulla.
Kiinnostuneille: Sisään menee sähkövirta, joka muuttuu. Tätä muutosta kuvaa jokin funktio f(t), missä t on aika sekunteina. Jos sisään menee virtaa, joka muuttuu 2 Hz:n taajuudella ja vaihtelee 1 ja -1 ampeerin välillä, funktio on: fin(t) = sin(2×(2π t)). Vahvistimesta tulee ulos sähkövirtaa, jonka suuruus voi olla vaikkapa kolme kertaa sisäänmenevän virran suuruinen, mutta taajuus on sama. Ulos tulisi siis fout(t) = 3 × sin(2×(2π t)). Piireissä kulkevia signaaleja ymmärtääkseen pitääkin ymmärtää aika paljon matematiikkaa!
Katsokaa alla olevaa kuvaa. Ottakaa esiin vahvistinpiiri ja asettakaa neodymiummagneetti sähkömagneetin sisään. Kytkekää liitin kiinni tablettiin.
Alla on annettu pikaohje Function Generator -nimisen äpin käyttöön. Katsokaa kuva ja kuvateksti ja avatkaa äppi. Kokeilkaa käyttää tablettia signaaligeneraattorina.
OUT-nappula kytkee generaattorin päälle. Taajuutta voi säädellä liukusäätimellä. Älkää koskeko muihin asetuksiin! Jos koskette muihin asetuksiin, sanokaa heti ohjaajalle. Jos liukusäädin ei liiku, painakaa WAVEFORM-valikon nappulaa FREQ. Laittakaa tabletin kyljestä volyymi täysille!
Idea on tämä: appi kertoo magneetille, mihin tahtiin sen pitää liikkua ylös ja alas (tai jos magneetti on kovin raskas, sähkömagneetti liikkuu enemmän). Näin voidaan synnyttää erilaisia ääniä. Tämän laitteen, jossa sähköllä kerrotaan laitteelle, millaista ääntä sen pitää tuottaa, nimi on kaiutin.
Kokeilkaa avata vaikkapa YouTubesta joku biisi – pystyykö kaiuttimella kuuntelemaan musiikkia? Laittaka volyymi täysille. Musiikkiohjelma toimii aivan kuin signaaligeneraattori, eli se saa laitteen tuottamaan juuri oikeanlaista virtaa, jotta magneetti liikkuu juuri oikealla tavalla, jotta syntyisi juuri oikeanlaista ääntä.
Laittakaa nyt neodymiummagneetti rasiaan ja laittakaa kaikki työvälineet niin kuin ne aluksi olivat. Varmistaakaa, että signaaligeneraattorin taajuus on minimissä (säädin toimii, kun laite on päällä).
Lisätehtävä: kokeilkaa oskilloskoopin avulla, minkänäköinen signaali tuottaa valitsemanne musiikin. Pyytäkää apua oskilloskoopin käyttöön, jos tarvitsette, mutta lyhyesti: koskettakaa skooppiin kytketyn johdon päillä pisteitä, joiden välistä jännitettä haluatte tarkastella, ja tarvittaessa painakaa oskolloskoopin AUTO-näppäintä. RUN/STOP-nappula pysäyttää kuvan päivittymisen. Verratkaa tilanteeseen, jossa käytitte signaaligeneraattoria tai signaaligeneraattoriäppiä.
Kiinnostava huomio: tabletin kuulokeliitännästä tulee sähköinen signaali, jolla on tietty matemaattinen muoto (nousee ja laskee tietyssä tahdissa). Tämä synnyttää magneettikentän, joka kohdistaa magneettiin voiman, mikä saa magneetin liikkumaan, mikä synnyttää värähtelyä ilmassa, mikä synnyttää värähtelyä kuuloluissa ja lopulta korvien hermosolujen rytmikästä aktivoitumista. Periaatteessa samanlainen (eng. analogous, analoginen) matemaattinen funktio esiintyy monessa eri muodossa (sähkövirta, magneettikenttä, voima, magneetin liike, ilman värähtely, kuuloluut), mutta saman informaation säilyttäen, laitteen liitännästä aivoihin asti.
Jos signaali säilyttää koko ajan matemaattisen muotonsa, sanotaan, että esimerkiksi signaalinen ”sähköinen versio” ja ”äänestä koostuva versio” ovat pohjimmiltaan samanlaiset eli analogiset. Tällöin puhutaan analogisesta signaalista. Sama kappale esimerkiksi nuottiviivastolla tai bitteinä esitettynä on jo hyvin erilainen, jolloin ei puhuta analogisesta signaalista.