um einen „self drive“ Piezo an 5V DC möglichst laut tönen zu lassen, suche ich eine Möglichkeit, mit möglichst wenigen Standardteilen eine Spannung von mindestens 12V, maximal 25V zu erzeugen.
Meine Idee war es, mit dem NE555 einen step up-Wandler aufzubauen.
Mein getesteter Wandler erzeugt zwar(wie angegeben) maximal 9V, bricht dann aber mit Last (Piezo) auf knapp 6V ein. Ein Ausgangs-C (100uF) brachte fast keine Verbesserung.
Kann man die Schaltung evtl. noch retten/verbessern, bzw. die Werte so variieren, dass die Schaltung meine gewünschte Spannung erzeugt?
Wer kennt einen NE555 Minimal-Step Up, der gut funktioniert und möglichst auch noch einen halbwegs akzeptablen Stromverbrauch hat?
um einen „self drive“ Piezo an 5V DC möglichst laut tönen zu lassen
verwendet man einen Schwingkreis. Ein Schwingkreis hat den Effekt, dass seine Spannung in Resonanz über die Versorgungsspannung hinaus schwingen kann. Ungefähr entsprechend der Güte, ein Schwingkreis der Güte 5 macht aus 5V also 25V (Sinus) und viel mehr wäre für den Piezo auch schädlich, er mag es nicht über seine Polarisationsspannung hinaus betrieben zu werden, bringt aber eine hohe Güte.
Meine Idee war es, mit dem NE555 einen step up-Wandler aufzubauen
Vergiß die Schaltung. An der ist so ziemlich alles falsch. Die Drossel ist mit 80µH zu klein, die 1N4007 zu langsam ...
Die Beschaltung des Piezos hat zwar den Vorteil, daß sie ihn in Resonanz betreibt (ich nehme an, die Piezo-Scheibe ist in einem Resonatorgehäuse eingebaut). Aber die Eintakt-Endstufe braucht viel zu viel Ruhestrom. Korrekt baut man das, indem man den 680Ω Widerstand durch einen Spartrafo ersetzt der den Piezo mit der hochtransformierten Spannung betreibt. Apropos: im Bild sind Feedback und Hauptanschuß des Piezos vertauscht.
So, die Schaltung funktioniert doch.
Es war ein klassischer Fehler meinerseits, hab aus Versehen einen BC307 gegriffen und verbaut. Jetzt mit BC337 läuft der Aufbau. Er bringt maximal 20V an 6V und der Piezo ist verdammt laut. Die Schaltung zieht 180mA, der Piezo selbst zieht 12mA.
Ganz so schlecht scheint die Schaltung nicht zu sein. Kann evtl. jemand die Schaltung grob erklären?
Mich würde interessieren, ob sowas schon einen Minimal-Step Up Schaltwandler darstellt, oder ob die Schaltung doch eher Unfug ist.
Die Variante mit Trafo hab ich nirgends finden können.
Es wundert mich aber, dass es vorher mit dem PNP überhaupt scheinbar lief, wie kann man das erklären?
Alternativ wollte ich evtl. die Schaltung von Arno (leicht angepasst) aus diesem Thread hier aufbauen (benötige max. 25V).
Die grobe Funktionserklärung habe ich doch in dem alten Thread (3,3V -> 400V) geschrieben. Aber natürlich ist die Dimensionierung für deine Anforderungen nicht passend und muss geändert werden. Ich versuche heute noch eine passende Version zu posten.
Ich glaube er will den falschen Piezo Summer beibehalten
So ein 3-poliger Piezo ist doch super, weil er von selbst auf seiner (auch durch das Gehäuse bestimmter) Resonanzfrequenz schwingt und dadurch maximal laut wird, wie das auch in Rauchmeldern genutzt wird.
Bei 2-poligen müsste man den Oszillator auf die Frequenz abgleichen.
Mit 2 Transistoren alleine kann man einen geregelten Sperrwandler
aufbauen
Mit so einem kleinen und völlig nebensächlichem Detail das man dafür einen speziellen Trafo benötigt und für jemanden mit wenig Kenntnissen so ein Teil kaum zum schwingen zu bringen ist.
ob sowas schon einen Minimal-Step Up
Schaltwandler darstellt
Aus 6V werden 20V. Was soll das sonst sein?
Die Effizienz ist eben äußerst bescheiden und der NE555 macht das irgendwie mit robuster Dimensionierung ohne irgendwas davon besonders gut oder billig zu können.
Wenns für Dich reicht, das mach das so.
???
DB lesen, die Eigenschaften der Bauteile kennen, den Pfaden folgen und sehen wann was passiert.
Der Schaltplan IST die Erklärung.
Deswegen zeichnet man Schaltpläne.
Der TLC555 schaltet über OUT und 1k5 den BF420 ein, der Strom durch 10 Millihenry und 15 Ohm beginnt zu steigen bis bei 43mA der BC557 durchschaltet und den TLC555 abschaltet. Die Frage ist, wann er wieder einschaltet. Da die Stromrichtung durch 10mH gleich bleibt passiert das dann, wenn der Kollektorstrom des BC557 auf die Hälfte gefallen ist, was bei ca. 40mA der Fall sein dürfte. Erreicht die Ausgangsspannung 405V, fliesst über die Z-Dioden Strom und der TLC555 schaltet nicht mehr ein.
Die Oszillatorfrequenz wird über die 10mH definiert, der Strom über die 15R. Problematisch kann der 1k5 sein, nur 2mA Basisstrom um 43mA zu schalten ist knapp. Bei 3.3V kostet der 15R schon 20% Verlust. Auch die 10k an TRIG beeinflussen die Frequenz deutlich und nah an der Ausgangsspannung geht der Strom wohl zurück.
Aber natürlich ist die Dimensionierung für deine
Anforderungen nicht passend und muss geändert werden. Ich versuche heute
noch eine passende Version zu posten.
Bitte sehr, Schaltung im Anhang.
Allerdings ohne Garantie, nur eine Simulation. Ich habe keine bipolaren 555 und habe mit denen auch noch nie was gebaut. Die Dinger taugen nichts (hoher Ruhestrom, Umschaltstromspitzen, begrenzte Ausgangsspannung, minimale Versorgung 4,5V...) Das Simulationsmodel ist auch nicht "echt" (also nicht aus Transistoren gebaut), sondern nur ein Macromodel.
Ich persönlich würde einen CMOS-555 und einen kleinen Ultra-Low-Level-Mosfet nehmen. Die 220R an der Basis entfallen dann. Als Drossel gehen die Fastron 07,09,11 (Reichelt) und ähnliche. Der Ausgangskondensator kann für kleinere Welligkeit natürlich auch größer gemacht werden, die Simulationszeit war mir nur zu lang.
Das entspräche etwa einer HFE von 20 bei einem Transistor der mit einer HFE von min. 50 angegeben ist...klingt für mich jetzt erstmal nicht knapp aber schöne Erklärung, danke dir.
Die grobe Funktionserklärung habe ich doch in dem alten Thread (3,3V ->
400V) geschrieben. Aber natürlich ist die Dimensionierung für deine
Anforderungen nicht passend und muss geändert werden. Ich versuche heute
noch eine passende Version zu posten.
Der Aufbau ist kompakt(auf Lochraster) und die Schaltung macht schon was sie soll, einzig der Stromverbrauch ist mit knapp 200mA recht hoch.
Mich würde interessieren, ob die Schaltung durchdacht ist, oder ob die Schaltung nicht auch noch kompakter hätte ausfallen können.
Gibt es gröbere Designfehler, oder gar überflüssige Bauteile?
Arno, deine Schaltung werde ich, wenn möglich morgen testen.
Wie hoch ist die maximale Ausgangsspannung? Komme ich damit auf 25V?
Gibt es Alternativen zum 2N2907A, den hab ich wahrscheinlich nicht da. Wahrscheinlich hab ich auch nur eine 4,7mH Induktivität, würde die evtl. auch funktionieren?
Die 12V Z-Diode begrenzt ja auf 12V, (für 25V dann ein 25V Typ). Könnte man notfalls die Z-Diode (mangels Z-Diode) weglassen?
Viele Grüße und vielen Dank für Eure Hilfe!
Alexander
Mich würde interessieren, ob die Schaltung durchdacht ist, oder ob die
Schaltung nicht auch noch kompakter hätte ausfallen können.
Gibt es gröbere Designfehler, oder gar überflüssige Bauteile?
Die Schaltung ist völliger Schrott, die Spule sättigt, die Diode ist zu langsam, es gibt keine Regelung.
Bei 3.3V etwas knapp, aber der MC34063 ist in jeder Beziehung besser, nicht 0.65 sondern 0.33V Verlust am shunt, nur hält der Transistor maximal 40V aus, für dich reicht das aber und kommt mit weniger Bauteilen aus.
Noch weniger braucht man wenn man den Piezo gleich richtig im Schwingkreis ansteuert, aber da hast du ja eine Bretterwand.
Arno, deine Schaltung werde ich, wenn möglich morgen testen.
Wie hoch ist die maximale Ausgangsspannung?
Hängt von vielen Faktoren ab: Last, Dimensionierung/Eigenschaften der Bauteile, Versorgung, gewünschter Wirkungsgrad, ...
Komme ich damit auf 25V?
Vielleicht, im Anhang eine Dimensionierung, die 22V schaffen sollte.
Gibt es Alternativen zum 2N2907A, den hab ich wahrscheinlich nicht da.
Praktisch jeder pnp geht da, allerdings sollte man einen mit großer Fläche (=max. Kollektorstrom) einbauen, damit die Spannung (=Verluste) über dem Strommeßwiderstand möglichst klein ist.
Wahrscheinlich hab ich auch nur eine 4,7mH Induktivität, würde die evtl.
auch funktionieren?
Evtl. ja. Die muss natürlich den Strom aushalten und geringen Drahtwiderstand (möglichst <1Ohm) haben, dazu hast du natürlich nichts gesagt.
Die 12V Z-Diode begrenzt ja auf 12V, (für 25V dann ein 25V Typ). Könnte
man notfalls die Z-Diode (mangels Z-Diode) weglassen?
Die Ausgangsspannung ist etwa Uz+1,5V. Und nein, die Z-Diode kann man nicht weglassen, es sei denn man will am Ausgang unkontrollierbare Verhältnisse haben. Im Leerlauf würde z.B. die Spannung ansteigen bis der Schalttransistor kaputtgeht.
Edit: Die Drossel in der Schaltung soll natürlich 1mH haben. Der gezeigte Kurvenverlauf ist auch der für 1mH.
ich wollte mich schon längst melden, aber leider krieg ich die Schaltung nicht zum Laufen und finde den Fehler nicht:(
Schaltplan und Board hab ich dann aus Verzweiflung nochmal mit Eagle erstellt, um ganz sicher zu gehen.
Beim Einschalten fließen 0,8A, die Rs rund um den PNP werden heiß und am Ausgang kommt knapp 0,5V weniger raus als eingangs.
Wahrscheinlich liegt’s an den nicht passenden Bauteilen und an dem NE statt LMC. Du erwähntest im HV-Netzteil-Thread eine Marotte von dir, Pins im Schaltplan zu verbinden - könnte es daran liegen?
ich bin am Verzweifeln :)
Mittlerweile hab ich zum vierten oder fünften Mal das Ding aufgebaut.
Die Schaltung will nicht anlaufen und die Stromaufnahme liegt erneut bei 0,8A (immer ziemlich gleich). Ausgangsspannung 5,5V.
Einen Aufbaufehler kann ich so gut wie ausschließen (oder ich sehe ihn nach der Ewigen Sucherei nicht). In der letzten Version hab ich extra primitiv alles auf eine Seite gepackt, um die Schaltung 1:1 nachbauen zu können, ohne Spiegeln. So langsam gehen mir auch die (Neu-)Teile und Transistoren aus.
Arno, falls du die Teile da hast, könntest du die Schaltung kurz mal testen (nur um wirklich sicher zu gehen, dass die Schaltung definitiv laufen müsste)?
In der letzten Version mit 10 Ohm (5 Ohm hatte ich auch schon erfolglos getestet)/BC307/BC550, 15V-Z und 10uF. Versorgung 6V.
Wer auf dem Bild den Fehler finden sollte, der würde mir ungemein helfen!
Ich wollte mehrere Bilder hochladen, aber m.net zickt irgendwie.
Es gibt auf jeden Fall keine Kurzschlüsse zwischen den Drähten, und auf der Unterseite sind wie auf dem Schaltplan die drei Brücken am NE vorhanden. Lötstellen sind in Ordnung.
Mhhm... naja irgendwann muss die Schaltung ja laufen, so komplex ist sie ja (eigentlich) nicht. Dachte ich:)
4R7 auf der Drossel bedeutet 4,7µH, damit kann die Schaltung nicht arbeiten, bau 1mH in der oben genannten Bauform Fastron 07, 09 oder 11 oder vergleichbare ein. Siehe:
und die Stromaufnahme liegt erneut bei
0,8A (immer ziemlich gleich)
Fällt dir dabei nichts auf? Der einzige Pfad mit möglichem großen Strom ist von der Versorgung über die 4R7, die Drossel und den npn zurück zur Versorgung. Bei Strömen über etwa 0,7V/4R7~150mA wird der pnp leitend und schaltet durch den NE555 (Eingang geht hoch, Ausgang geht runter) den npn ab.
Wenn bei dir also immer 0,8A fließen, dann KANN dein Aufbau/Dimensionierung nicht stimmen.
Das ist bei 0,8A Stromaufnahme unmöglich. Zwar würden sich bei nicht schwingendem (sonst aber intaktem) Wandler und 6V Versorgung am Ausgang 5,5V einstellen, aber an 4R7 (5R bei dir) würden 5Ohm*0,8A=4V abfallen. Ein Großteil des Stromes müsste daher über die B-E-Strecke des pnp fließen (und den überlasten), außerdem wäre die Ausgangsspannung dann um etwa 1V geringer (die Ube des pnp bei sehr hohem Strom). Die Ausgangsspannung könnte nicht größer als ~4,5V sein
Also KANN dein Aufbau/Dimensionierung nicht stimmen.
Ein Großteil des Stromes müsste daher über die B-E-Strecke des pnp
fließen (und den überlasten)...
Das war natürlich Quatsch. Ich hatte die Schaltung nicht vor mir und den 220R-Emitterwiderstand gedanklich unterschlagen. In der von mir oben gezeigten Schaltung wird der pnp unter den geschilderten Bedingungen nicht überlastet und am 4R7 würden tatsächlich 4V abfallen. Die Ausgangsspannung wäre bei Stromaufnahme von 0,8A dann maximal etwa 1,5V.
Mittlerweile hab ich zum vierten oder fünften Mal das Ding aufgebaut.
Die Schaltung will nicht anlaufen
Hm, ich tendiere ja dazu Dinge einmal zu bauen und ab da zu MESSEN was real passiert.
Das führt erstaunlicherweise zu mehr Verständnis des Problems und letztlich zum Ziel.
So, da mir die Sache langsam auf die Nerven ging, hab ich einen B555 (entspricht dem NE555) besorgt und die Schaltung die ich am 01.11. gezeigt hatte mal schnell aufgebaut. Siehe Anhang.
Die Schaltung funktioniert genau wie erwartet, die Ausgangsspannung ist ~17V (bei einer 15V-Z-Diode), der Leerlaufstrom ist etwa 10mA, Drossel 220µH, Diode UF4003, Transistoren SF817, SF828.
Ausgangsspannung mit 1k Last: 16,55V
Stromaufnahme mit 1k Last: 75mA
Ausgangsspannung mit 500Ohm Last: 16,25V
Stromaufnahme mit 500Ohm Last: 141mA
Bei 500Ohm Last ist der 4,7Ohm-Strommeßwiderstand zu groß, der Wandler regelt etwas ab. Zwischen Leerlauf und 1k-Last ändert sich die Ausgangsspannung nicht.
Mit dem CMOS-Typ und einem Mosfet als Schalter kommt man leicht deutlich darüber. Ich habe vor einigen Jahren mal einen 10W-LED-Strahler auf 12V-Betrieb mit so einer Schaltung umgebaut. Da habe ich über 90% Wirkungsgrad rausgeholt, ich finde das kann man gelten lassen. Siehe Anhang
Die Schaltung funktioniert genau wie erwartet, die Ausgangsspannung ist
~17V (bei einer 15V-Z-Diode), der Leerlaufstrom ist etwa 10mA, Drossel
220µH, Diode UF4003, Transistoren SF817, SF828.
