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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bandpassunterabtastung für Bat-Detektor?


Autor: Lanius (Gast)
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Beschäftige mich immer noch mit Fledermäusen und bin jetzt auf
"Bandpassunterabtastung" gestoßen.
Dabei geht es wohl darum das Signal durch eine niedrigere
Abtastfrequenz mit einem AD-Wandler herunter zu mischen.
Die Idee finde ich einleuchtend, es gehen zwar Informationen verloren
aber das macht ja nichts, nur wie klingt das wohl?
Ich müßte doch einen Ton von 20-100 Khz bei einer Abtastfrequenz von zB
5 KHz immer irgendwie zu hören kriegen wenn ich das Signal dann auch mit
5KHz wieder über einen D/A-Wandler schicke...
Meinungen erwünscht!

Autor: rttrzt (Gast)
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du hast vrecht

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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>> es gehen zwar Informationen verloren

Nee, bei der richtigen Unterabtastung eines bandbegrenzten Signals geht
nix verloren (siehe zB Wikipedia zu Abtasttheorem)

>> Ich müßte doch einen Ton von 20-100 Khz bei einer Abtastfrequenz von
zB5 KHz immer irgendwie zu hören kriegen wenn ich das Signal dann auch
mit 5KHz wieder über einen D/A-Wandler schicke... <<<

Das ist wahr, die Töne, die Du hörst, haben aber maximal eine Frequenz
von 2.5kHz. Wäre dann vielleicht besser mit 20kHz abzutasten, dann
haben die höchsten Töne 10kHz, das hört man ja auch noch.

Es ist m.E. eine nicht so schlechte Idee, Fledermaustöne mit einer
Unterabtatstung zu 'demodulieren'. Die Tiere machen ja eine stark
artspezifisch geprägte Modulation, die müßte sich da auch bei der
Unterabtastung erkennen lassen.

>> Meinungen erwünscht!
'Meinung' ist subjektiv gefärbt, die ganze Sache läßt sich berechnen,
da erübrigt sich die 'Meinung'.

Cheers
Detlef

Autor: Uwe Nagel (Gast)
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Warum brauchst du eigentlich immer A/D und D/A-Wandler. Das geht doch
viel einfacher rein analog. Im anderen Fledermaus-Thread hab ich schon
die Mischung mit Rechtecksignalen angeregt, das ist fast der gleiche
Effekt. Du kannst auch mit kurzen Impulsen abtasten, zB 20kHz, aber
vielleicht nur 2µs Impulsdauer. Das ist dann das gleiche wie eine
Unterabtastung mit einem A/D-Wandler, der 2µs Samplezeit hat.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Es geht dadurch Information verloren, dass man das Rauschen vieler
Frequenzbänder im Niederfrequenzband aufsummiert. Der Rauschabstand
verschlechtert sich, wenn man nicht vor der Abtastung den
interessierenden Frequenzbereich verstärkt und bandpassfiltert.

Autor: AxelR. (Gast)
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<<und bandpassfiltert.>>

Hallo Christoph,

übernimmt das nicht die Kapsel?


Gruß
AxeR.

Autor: Lanius (Gast)
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>Warum brauchst du eigentlich immer A/D und D/A-Wandler. Das geht doch
viel einfacher rein analog.

Mein analoger Wandler funktioniert ja, was soll ich denn sonst machen?
:)
Ein MSP430 mit A/D-und-D/A Wandler liegt hier noch rum, darum Frage ich
ja ob das Sinn machen könnte oder nicht.

Autor: AxelR. (Gast)
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Bonnie Baker hat sich ausgiebig mit diesem Thema auseinander gesetzt.
http://www.edn.com/contents/images/276203.pdf

Gruß
AxelR.

http://www.google.de/search?client=firefox-a&rls=o...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Stimmt, wenn das ein Piezo-Ultraschallaufnehmer ist, hat der sicher eine
ausgeprägte Resonanz. Ich habe mal die "Übertragungsfunktion" von zwei
direkt aufeinandergelegte Piezo-Hochtöner gewobbelt, das ist eine
Berg-und-Talbahn mit sehr scharfen Resonanzen.
Ob man ein spezielles Sample-and-Hold vor dem ADC verwendet, oder das
im AD-Wandler hoffentlich enthaltene benutzt, ist egal.

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Ja, die Piezo-Dinger sind für die Tiere nicht geeignet, die sind nen kHz
neben der Resonanz schon voll im Keller.

http://www.murata.com/catalog/p19e.pdf

Nen Mic für Ultraschall ist kritisch, der BAT-detector Entwicker
Pliquett hatte mal irgendwo welche rausgesucht.

Rauschen und Unterabtastung: Das Rauschen faltet sich ins Basisband,
das  ist klar, ob und wie stark das stört muß man mal kucken, das ist
per se kein showstopper.

Cheers
Detlef

Autor: AxelR. (Gast)
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Tach, ich hatte mal was zum absichtlichen Verstimmen der
Ultraschallsensoren gelesen: http://bertrik.sikken.nl/bat/detuning.htm

Bei einer parallelschaltung der Kapsel mit Spule und Widerstand ergab
sich wohl folgendes Resonanzverhalten:
http://bertrik.sikken.nl/bat/pix/ust1_sim.gif

Mit den ganzen Berechnungen auf o.g. Seite kann man sich das ja so
hinbiegen, das es eigentlich ganz gut funktionieren müsste.

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Sehr interessant, die site. Aber nicht so richtig intuitiv, wieso
koennen die denn die hochresonante mechanische Struktur mit nem R und C
soviel breitbandiger machen? Versuch isses aber wert, is ja auch nicht
so aufwendig.

Cheers
Detlef

Autor: AxelR. (Gast)
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Dass man es auch Übertreiben kann, zeigt diese Seite :-)))

http://www.barre-ultraschall.de/d1000.html

Besonders interessant ist die Preisliste:
http://www.barre-ultraschall.de/preisliste.html#d1000x

CU
AxelR.

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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4.8kE, die spinnen ja, wer kauft denn sowas für den Preis außer
Biologieinstitute.

Habe übrigens Bertrik Sikken mal per mail nach seinen Erfahrungen mit
dem 'detuning' gefragt, er sagte, die seien 'mixed':
>>In practice the effect is not all the evident; the bandwidth is still
quite limited. The coil used for detuning is also a great antenna to
pick up all kinds of interference.<<

Die Piezo-Aufnehmer sind schmalbandig, is so.

Auf Bertriks site ist aber nen link auf die von Armin Lenk, der
verkauft relativ hochfrequente mics, Hersteller Panasonic. Habe mich
dann erinnert, daß ich nen WM-61a schon mal eingesetzt hatte, Armin hat
jetzt die WM-62a im Angebot (wenn auch unter unter einer anderen
Bezeichnung, 'Monacor' oder so ist wohl nen Weiterverkäufer oder
Lizenznehmer). Gespect sind die WM-62 im Datenblatt bis 16kHz, für
höhere Frequenzen ist nichts angegeben, funktionieren aber wohl auch
dort. Werde das ausmessen, sobald ich die in den Händen habe.

Schönen Tag
Detlef

Autor: Uwe Nagel (Gast)
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Die MCE2000 von Panasonic sind bis 20kHz angegeben, funktionieren aber
deutlich weiter. Wie weit kann ich nicht messen, für Fledermäuse reicht
es.

Autor: AxelR. (Gast)
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Ich habe gestern abend mal die "Detuning" Sache probiert. Spule (52
Wdg auf kleinen 3000nH/Wd² Ringkern) und 8K2 parallel zur US-Kapsel.
Das ganze über 100K in Serie zum Funktionsgenerator. Paralle mitm Oszi
mir angesehen. Die Parallelresonanz auf 40Khz ist gut eingedämmt.
Jedoch ist die Serienresonanz bei 38Khz immernoch extrem stark
ausgeprägt darunter bis 20Khz flache Resonanzkurve in gleicher Höhe wie
bei 40Khz und darüber bis 58Khz danach Abfall und Spitze bei 78 Khz.
Nunja. Durch den Ringkern halten sich Einkopplungen in Grenzen.

Was kosten die Mikrofone?

Gruß
AxelR.

Autor: AxelR. (Gast)
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habs gefunden, sorry :-)) 2,50 ist ja nun nicht sooo teuer gg

Autor: Lanius (Gast)
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>http://www.barre-ultraschall.de/d1000.html

sowas in der Art wollte ich ja bauen, nur eben mit Farbdisplay ;-)

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Na denn mal los!! Viel Erfolg :-)
Kann man ja fast von Leben (Wenns jemand kauft).
Interessant allemal.

AxelR.

Autor: AxelR. (Gast)
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hast Du dir schon mal ein Blockschaltbild ausgedacht? Was soll denn
alles mit rein? Was nimmst Du für ein Mikrofon?

Autor: AxelR. (Gast)
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Ob man einen NE5532P als Vorverstärker verwenden kann?
Hatte nach NE5534A gesucht, kostet bei Reichelt auch nur 0.35Cent. Aber
die 5532 habe noch hier und bis 10Euro mindestbestellwert müsste man
mächtig auffüllen.
Im Datenblatt vom 5534A steht 4nV/hertzwurzel <--*g*
beim 5532 sinds 5nV/hertzwurzel. Wird man ja wohl keinen Unterschied
hören, oder? Ich mach dazu mal einen neuen Thread auf. Auf dem Gebiet
habe ich nun gar keine erfahrung.

AxelR.

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Die Electret Mics rauschen angeblich sowieso stark, deswegen würde ich
mir über viel V/wurzelherz bei der Verstärkung keine Sorgen machen. Ich
nehme die Schaltung aus diesem thread als Vorverstärker
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-311485...
Hat keine negative Betriebspannung, zwei Verstärkerstufen und Du kannst
den Ausgangsoffset einstellen um direkt an den ADC anzupasssen, funkt
bei mir wunderbar.

Cheers
Detlef

Autor: AxelR. (Gast)
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Ich habe Herrn Lenz jetzt mal angeschrieben, ob er mir einige von den
Mikrofonkapseln schickt. Mal sehn, wie sehr die Dinger wirklich
rauschen.
Evtl. kann ich aber auch auf dem Ringkern 5 oder 10Wdgn aufbringen und
erstmal das Signal vom US Empfänger niederohmig auskoppeln.
Rauschen soll es nun wirklich nicht mehr, als nötig.
Detlef, hast Du deine Mics schon bekommen?

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Nein, habe 10Stck bestellt, gestern per mail die Rechnung von Herrn Lenk
bekommen und gerade überwiesen. Sollten die nächsten Tage ankommen.

Cheers
Detlef

Autor: Bertrik Sikken (Gast)
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Sorry to respond in english, I don't write in the german language very
well.

AxelR: do you have a graph of the frequency response curve of your
detuned piezo transducer?

Regarding opamps to amplify ultrasonics, I'm a bit disappointed in the
commonly available opamps. They don't work very well with low supply
voltage (when using batteries and without any sophisticated switching
power supply circuit). The gain-bandwidth product is usually a bit low,
something like 1 MHz, leaveing only a possible gain of 10 (max!) at 100
kHz. Also the output swing is limited.
I'm now looking into using a more advanced opamp for the
pre-amplifier, like the LM6142, which has 10 MHz GBW, rail-to-rail
output and low supply current. It is a bit noisier than a NE5532
(16nV/hertzwurzel), but I expect it won't make much difference because
of the microphone noise.

I am working on a digital bat detector. It samples the bat signal at
250 kS/s and stores it on an inexpensive SD-card. The bat signal is
also multiplied by a sine wave to get real-time output. The sine wave
is generated from a table with 256 entries. One of the things I'd like
to try out it, is to fill the table with an impulse wave form instead of
a sine. This would be very similar to Lanius' idea of subsampling the
bat signal.

Autor: AxelR. (Gast)
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Hi Bertrik :-)

ok i try to design an answer in english...
unfortunaly my oscilloscop is an old model and its not be able to make
a screenshot. I will try to make a photo with my (expensiv) Digicam.

But, in fact. The the resulting resonancecurve dos'nt match to what i
saw in the web.

I have grabbiing now some NE5532 out of my Box. They have the same
standard Pinout like other double opamps. So i can test a lot. I will
decouple the utrasonic with a few windings at the little detuning
ferrittorroid with verylow impedance and feed this to the first
inverting amp section (Vu=10x) 33R to the (-)IN and 330R for
feedbackresistor.

The Seriesresonance of the Transducer is still present and a little
under the "original" parallelresonace Frequency. At this (very small
point) all sound will be shorten. The sensibility at this freq. goes to
Zero. So this would be my Injectfrequence, if i would build this in
analogue manner like IF Mixer stages an so on. The Samplefreq. of the
ADC (Atmega48) is exact 1/8 of these Seriesresonancefreq. The ADC will
be triggered by Timer1 for exact adjusting. So the two Sidebands around
the 38.xx Khz will be folded in the interesting audiorange so we can
hear this.

Alo i'd like to try some other microphone systems other then noisy
electret or narrowband 40Khz transducer.
It should be possible to get an fantastic, clear Sound!
I intend to design an syymetrical, very lownoise input stage with an
"XLR" Connector in Front. If this, i will be able to Test some
Professional Microphons (Sennheiser, Shure etc.) for some Days. I will
 post my Results right here in the Forum. Also intresting could be the
using of Dometweeters like "Celestion HF50" to use as Dynamic
microphone.
It's VERY intresting to play around with that all :-))

Ceers
AxelR.

Soll ich es nochmal in deutsch schreiben, war doch ziemlich holperig
gg ?

Autor: Lanius (Gast)
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>Soll ich es nochmal in deutsch schreiben, war doch ziemlich holperig
gg ?

ich wollte nach der verwendeten Hardware fragen, habe mich bei meinen
sprachlichen Kenntnissen aber lieber zurück gehalten :)

Autor: AxelR. (Gast)
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Hallo Rainer,
wolltest Du dich nach Bertriks Hardware oder meiner Hardware
erkundigen?

Autor: Lanius (Gast)
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Die Hardware die Bertrik in dem digitalen Detector verwendet.

Autor: Bertrik Sikken (Gast)
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Ich versuch es mal auf Deutsch :)

Ich habe ein Wiki-page ueber mein Fledermausdetector-projekt:
http://wiki.sikken.nl/index.php?title=DigitalBatDetector

AxelR, ist ein Widerstand von 33 ohm zum Opamp nicht ein bisschen zu
klein? Der (-)Eingang einer Opamp funktioniert wie ein virtuelle Masse,
so der Piezo werd ziemlich schwer belastet. Oder wirkt die Ferrittorroid
wie ein Transformator?

Ich habe auch ein bisschen experimentiert mit ein Polaroid Transducer.
Die brauchen etwa 200V "bias" und damit habe ich schon ein PIC
versehentlich zerstoert. Die empfindlichkeit war doch ziemlich gut (und
auch breitbandig).
Dieses sieht auch interessant aus:
http://www.knowlesacoustics.com/knowlesacoustics-a...

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Hallo,

die Knowles Mics sehen ja gut aus. Ich habe dem angegebenen Kontaktmann
ne mail geschrieben wg. 'availability' and 'pricing'. Scheint mir
bißchen 'vapourware' zu sein, Knowles wollte mal sehen, wie sowas
ankommt. Schaun wir mal. Knowles kenne ich von meine Tätigkeit bei nem
großen Hörgerätehersteller, die bauen 'Speaker' die mit 0.7V@1mA
130dB Schalldruck machen, die habens drauf.

Cheers
Detlef

Autor: Lanius (Gast)
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>Ich habe ein Wiki-page ueber mein Fledermausdetector-projekt:
http://wiki.sikken.nl/index.php?title=DigitalBatDetector

Sehr interessant! Ich habe auch überlegt ob ich nicht für dieses
Projekt auf ARM aufsteigen sollte, schon weil ich nur 10KB RAM habe.
Jetzt schaue ich mir deine Seite erstmal genauer an.
Einiges kommt mir bekannt vor, z.B der Audacity-Screenshoot mit den
Fledermaustönen könnte von mir sein. :)

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Angehängte Dateien:

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Guten Abend,
ich wollte euch noch die Oszibilder zeigen...

Ultraschall-RX, 8.2mH, 8.2K alles parallel.
via 100K 1Vss 20khz - 80khz Input 50mV/Div.
@Bertrik
<<Oder wirkt die Ferrittorroid
wie ein Transformator?>>
Ich hoffe es gg. 55Windings<->5Windings

Autor: Detlef A (Gast)
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Ähm, verstehe ich richig:

x-Achse ist Frequenz 20-80kHz? Spannung gemessen über US-RX?
Skalierungen der y-Achse konstant geblieben oder geändert, log oder
lin?

BTW: Habe die WM-62 mics von Armin Lenk bekommen, werde die asap mal
probieren.

Cheers
detlef

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Hallo Detlef,
ja, einfach durchgewobbelt und die Wobbelspannung an "X", die NF an
"Y".
X und Y Skalierung sind linear, habe alle Einstellungen belassen, wie
sie waren.
Camera war auf einem Stativ.

Die Dunkelstrahlaustastung konnte ich leider nicht mit anschliessen.
Der Rücklauf geht schneller, daher sind leichte
Verschiebungen(Geisterbild) zu erkennen.

Ich habe hier ein Elektret aus einem alten Rekorder ausgebaut und die
US-TX als Lautsprecher verwendet. Das Elektretmikrofon funktioniert
anstandslos. Es nimmt die 40Khz, sowie auch die 2te Resonanz bei 78Khz
sauber auf. Wer hätte das gedacht... läuft mit 4K7 an 9V, ausgekoppelt
mit 10nF und 22K gegen Masse als Lastwiderstand.

CU
AxelR.

Autor: Jens Grabner (jensg)
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Das Thema hier im Thread ist etwas verloren gegangen.

Bandpassunterabtastung: Einen solchen Detektor habe ich vor zu bauen.

Folgenendes Prinzip: Beispiel
  - Eingangsfrequenz 100 kHz
  - Samplefrequenz    90 kHz

Die Differenz ist 10 kHz - man braucht einen Frequenzteiler von 1,1 
(kann man mit einem Microcontroller machen. Pulsweite messen und mit 1,1 
multiplizieren und diese Pulweite für einen Timer verwenden.)

Ich habe einen ATTiny45 ausgewählt - kann mit 8 Bit Genauigkeit eine 
Frequenz von 250 KHz erzeugen - Die Genauigkeit ist 7 Bit bis 8 Bit - 
also besser als 1%, bei einem Teiler von 10 ergibt sich eine maximale 
Abweichung von 10% - sollte ausreichen.

Also mit einem Microcontroller als Frequenzgenerator ist niemals mehr 
die Einstellung einer Frequenz nötig. ... und die Amplitude des 
Eingangssignals geht auch nicht mehr verloren.


Jens Grabner

Autor: 1346 (Gast)
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Die Einstellung einer Frequenz halte ich bei Fledermaeusen aber als 
Wesentlich, sie beinhaltet schon einiges an Informationen. Ein Mischer 
vormedran ist ja nicht so aufwendig. Der kann einfach, oder auch 
Quadratur sein. Als Mischer wuerd ich mal einem MC1496 fuer 74cents 
nehmen.

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