Hi, ich möchte mittels eines Piezo ordentlich Krach machen. Es soll auch draußen bei Strassenlärm etc. sehr deutlich zu hören sein, weil es für eine Alarmanlage ist. Die Anforderungen sind folgende (absteigend sortiert nach Priorität): -Lautstärke: soviel wie möglich und gesetzlich zulässig. Ich denke mindestens 120dB sollten es schon sein. -Maximaler Durchmesser des Klangerzeugers: 24mm -Versorgungsspannung: 3V -Stromaufnahme muss von zwei AA-Zellen bewerkstelligt werden können -Klang: Minimalanforderung ist piepsen z.B. bei 4kHz. Schön, aber nicht notwendig wäre es wenn verschiedene Frequenzen/Lautstärken Softwareseitig erzeugt werden könnten. -Komplexität: so einfach und billig wie möglich -- bin Schwabe. -Außerdem bin ich Informatiker und habe von analoger Schaltungstechnik wenig Ahnung, daher ist es mir am liebsten so viel als möglich in Software zu realisieren. Erster Lösungsansatz: Ziemlich gut und passend fand ich folgenden Forumsbeitrag: Beitrag "Piezo Treiberschaltung - Low Cost und mit Wums?" und habe eine Schaltung wie im beiliegenden Bild realisiert. Dabei kam ein Piezo von Digikey zum Einsatz: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?lang=de&site=DE&WT.z_homepage_link=hp_go_button&KeyWords=CEP-1112+&x=0&y=0 Das Piezo ist mit nur 92dB bei 10V spezifiziert, aber ich stecke ja ca. dreimalsoviel Volt rein. Die Schaltung wird mit einem Rechtecksignal von 4kHz vom ATmega versorgt. Doch leider macht diese Schaltung nicht genug Krach und ich weiß nicht wie ich das verbessern kann:( Ich habe am Piezo die Spannung gemessen und es liegen tatsächlich bis zu 30V an. Habt Ihr Ideen, wie ich es lauter bekommen kann? Mehr Volt? Anderes Piezo? Andre Schaltung? Anderes Signal? Geht nicht... Danke und viele Grüße!
Angehängte Dateien:
-
simple_piezo_driver.png
61 KB
Piezo- Elemente haben eine Resonanz- Frequenz, bei der sie am lautesten sind. Das sind wahrscheinlich nicht die 4kHz, die Du verwendest.
Wie wird der Piezo akustisch ausgekoppelt? Das ist oft wichtiger als die eigentliche Betriebsspannung. Gruss Michael
@Egon, laut dem Datenblatt scheint die Resonanzfrequenz bei 4kHz zu liegen. Müsste also passen. @Michael, was bedeutet "akustisch auskoppeln"?
Ein Piezo Mitteltronhorn und eine Spannung von 12V sollten genügen.
dreimalsoviel schrieb: > Es soll auch > draußen bei Strassenlärm etc. sehr deutlich zu hören sein, weil es für > eine Alarmanlage ist. Dann solltest du dir hier von einen Signalgeber aussuchen: http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=retrieveTfg&Nr=AND%28avl%3ade%2csearchDiscon_de%3aN%29&N=4294964209+4294460171+4294499765&binCount=229&Ns=I18NPrc1_de&Nso=0#resultArrow
dreimalsoviel schrieb: > Das Piezo ist mit nur 92dB bei 10V spezifiziert, aber ich stecke ja ca. > dreimalsoviel Volt rein. > Doch leider macht diese Schaltung nicht genug Krach und ich weiß nicht > wie ich das verbessern kann:( Liegt am Piezo eine saubere Rechteckspannung an, oder sind es nur kurze Impulse? Dir ist sicher bekannt, dass 'dB' logarithmische Verhältnisse sind: +3dB entsprechen dabei (ca.) einer Verdoppelung der Leistung. Um also von 92 dB auf 120 dB zu kommen benötigst Du die 631-fache Leistung (theoretisch). Und die bekommst Du bei der 25-fachen Spannung (oder 631 Piezos parallel schalten). -> Der Wandler ist einfach zu klein für höhere Schallpegel. Bei Reichelt gibt es diese Piezo-Summer: 105 dB mit 45mm Durchmesser: http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=14557;PROVID=2402 120 dB (105 mm x 105 mm) http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=4364;PROVID=2402 Gruß John
Vielen Dank Euch für die Antworten! Ob am Piezo eine sauberes Rechteck-Signal anliegt muss ich noch prüfen (Dazu brauche ich ein Osziloskop, richtig?) In der Simulation mit Spice sieht es schon relativ rechteckig aus: Beitrag "Piezo Treiberschaltung - Low Cost und mit Wums?" Ich glaube mein eigentliches Problem sind die kleinen Dimensionen welche ich zur Verfügung habe. Langsam beschleicht mich das ungute Gefühl, dass es sehr schwierig bis unmöglich sein könnte, mit Durchmesser≤24mm und Höhe<40mm ordentlich Krach zu machen. Seht Ihr da noch eine Chance? Diese Dimensionen sind leider so vorgegeben. Einen guten Rutsch!
Spannung erhöhen, Reihenschaltung der Piezos und Symmetrieren. Oder: es gibt dafür auch die Brückenschaltung zum Ansteuern.
Michael Roek-ramirez schrieb: > Wie wird der Piezo akustisch ausgekoppelt? Genau das ist der springende Punkt. Man kann an der Spannung für das Piezoding rumschrauben, bis es abraucht - nur lauter wird es davon nicht. Ein Zaunkönig bringt in 1 m Entfernung 90 db Schalldruck, wenn er singt. Der Piepmatz wiegt zwischen 7,5 und 11 Gramm und davon macht Stimmapparat nur einen winzigen Teil aus. Wie der das schafft? Das Geheimnis liegt in der Anatomie seines Rachens und des Schnabels: die bilden ein Horn, das die Syrinx, die funktionell unserem Kehlkopf entspricht aber viel tiefer liegt, optimal an die umgebende Luft ankoppelt. So schafft er es, mit minimalem Energieaufwand einen Mordskrach zu veranstalten. http://de.wikipedia.org/wiki/Zaunk%C3%B6nig http://de.wikipedia.org/wiki/Stimmkopf
Angehängte Dateien:
-
mein_signal.png
7,2 KB -
tuer_u_fensteralarm.jpeg
929 Bytes -
tuer_u_fensteralarm_signal.png
9 KB
So, jetzt ist etwas Zeit vergangen, aber dafür hatte ich Gelegenheit ein Oszilloskop zu verwenden. Mein Piezo-Treiber-Signal ist in beiliegendem Bild dargestellt. Für mich sieht das relativ rechteckig aus. Ich habe es mit dem am Thread-Anfang dargestellten Aufwärtswandler generiert. Die Lautstärke ist schon ganz gut, aber von einem Alarm wünsche ich mir mehr. Jetzt würde ich gerne so ein Signal generieren, wie es die Tür- und Fensteralarme machen (siehe Bild). Diese Alarme sind nämlich noch lauter als meiner. Was für eine Schaltung verwendet man dafür? Ich könnte mir eine Kombination aus Aufwärtswandler und Inverswandler vorstellen, weiß aber nicht wie die konkret aussehen soll. Wenn ich es richtig verstanden habe, ist das Tür- und Fensteralarm Signal besser für das Piezo, weil es vermutlich keinen DC-Anteil hat. Die Peak-to-Peak Spannung halte ich für etwas hoch. Mein Piezo verkraftet laut Datenblatt 30 Vpp. Weiß nicht ob es den SPL deutlich verringern würde wenn die 30Vpp eingehalten würden. Andererseits ist die Belastung durch die ca 100Vpp auch nicht so hoch wie bei einem Rechtecksignal. Also wenn mir jemand einen Denkanstoss für eine einfache Treiberschaltung geben kann, welche dieses Signal erzeugt, wäre ich sehr dankbar!
Uhu Uhuhu schrieb: > Michael Roek-ramirez schrieb: >> Wie wird der Piezo akustisch ausgekoppelt? > Piezo fertig mit Trichter kaufen. > Genau das ist der springende Punkt. > > Man kann an der Spannung für das Piezoding rumschrauben, bis es abraucht > - nur lauter wird es davon nicht. Eventuell kommst du über die Curie-Temperatur. Danach ist der kaputt, wegen Depolarisierung. > > Ein Zaunkönig bringt in 1 m Entfernung 90 db Schalldruck, wenn er singt. > Der Piepmatz wiegt zwischen 7,5 und 11 Gramm und davon macht > Stimmapparat nur einen winzigen Teil aus. > Und das von einer Eule zu hören. > So schafft er es, mit minimalem Energieaufwand einen Mordskrach zu > veranstalten. > he he.
Das wird einen Softwerker ohne Vorkenntnisse sicherlich überfordern. Gibt doch das Design irgendwem hier der Analogfritzen. Als Denkanstoß würde ich eine Spule in Reihe vorschlagen. Probiers aus. Du wirst sehen. Es wird besser! Nimm mal 10uH bis 10mH in Reihe und dann ans Scope. Sowas zu optimieren, artet einfach in einen ellenlagen Thread aus. Auf jeden Fall sollte die Spannung am Piezo bei den üblichen Minischeibchen nicht 30V überschreiten! Wenn das nicht reicht, brauchst du was größeres bzw. mußt die optimale Frequenz austesten.
hi, na so weit weg vom Taschenalarm istr dein Signal ja nicht, die negativen Schwingungen werden halt durch die Diode im MosFet gekillt. Wenn du hier 'nen Transistor ohne Diode verwendest, der diese Spannungen auch abkann, dann haste ein recht ähnliches Signal. Bei deiner Frequenz reicht ja fast noch ein Relais zum Schalten (gut, nicht ganz), einen MosFet braucht's da nicht. Dann muss ich hier mal noch was loswerden, was vllt. nicht zur Sache gehört, aber der Anlass ist ja gegeben: Zitat: Das wird ... sicherlich überfordern. Du liebe Güte, sind denn hier Überflieger unter uns, die zwar keine praktischen Ratschläge geben, aber dafür umso besser beurteilen können, dass die Aufgabe den Fragenden überfordert? Oder Bedenken, dass der Thread zu lang werden könnte, meine Güte, niemand ist gezwungen, das alles zu lesen. Diese Art ist eine absolute Dreistigkeit, niemand wird geboren und hat schon die Weisheit mit den Löffeln gefressen, jedes Quentchen, was einer weiss, hat er sich erarbeitet, durch Versuche, Überlegung oder eben sonst wie. Fragen und Weitermachen gehört auch dazu, das ist Bestandteil des Lernens. Ich ziehe den Hut vor all denen, die sich nicht bremsen lassen vor diesen Halbgöttern, die allenfalls mitleidige Bekundungen loswerden. Jungs, macht immer schön weiter, auch die Überflieger haben mal in die Windeln gemacht und waren oder sind noch immer keinen Deut besser als ihr. Grüssens, harry
Die Weisheit mit Löffeln gefressen? Nee, da war harte Arbeit! Ich bin nicht der Schlaueste! Das war keine Beleidigung, sondern einfach praktisches Vorgehen. Wenn jemand sich mehr mit Software beschäftigen will, warum nicht?? Genausowenig interessiert mich das doppelte Dereferenzieren eines Handles, wenn ich es nicht mehr wieder brauchen werde, weil ich eh lieber mit CMOS-Gattern spiele. Zu Ultraschall gab es mehr als genug Threads! Auch mehr als genug von mir dort geschriebenes! Mach mir doch einfach mal einen Vorschlag, wie du es ausdrücken würdest! Ich bin damit überfordert. Was Elektronik angeht, bin ich sicherlich ein 'Überflieger'. Wenn man sich 30+ Jahre damit beschäftigt hat, teils rund um die Uhr, dann bleibt natürlich was hängen. Ob das eine gute Lebenseinstellung ist, naja, ich glaube eher nicht. Aber so wars eben. Und wenn ich ein totales asoziales Schwein wäre, würde ich hier nicht sehr oft Tipps geben. Wenn man älter wird, sollte man seinen Erfahrungssschatz an die Nachrückenden weiterreichen. Man kann es nämlich nicht mitnehmen! Das ist der einzige Weg seit Menschgedenken, etwas zu hinterlassen. Naja, andere haben es mit Trümmerlandschaften versucht. Geht natürlich auch. Das so nebenbei.
Um auf das Thema "maximale Brüllung" zurückzukommen: Die größte Lautstärke wirst Du wahrscheinlich erreichen, wenn Du an den Piezowandler einen akustischen Resonator ankoppelst. Gut geeignet und in der Praxis auch immer wieder gern genommen ist der Helmholtz-Resonator. Dies ist im Prinzip ein geschlossener Luftraum mit einem definierten Loch oder einer definierten Röhre zum umliegenden Luftraum. Eine häufige Anwendung ist die Bassreflex-Lautsprecherbox. In der Praxis nimmt man bei Piezo-Sigalgebern meist eine runde Dose im Durchmesser der Piezo-Scheibe und hat auf der Mitte der anderen Seite ein rundes Loch drin. Eine Erklärung und auch die Möglichkeit der Berechnung findest Du hier: http://www.phys.unsw.edu.au/jw/Helmholtz.html (zwar in Englisch, aber gut verständlich.) Am Beispiel der Gitarre wird auch erklärt, was zu beachten ist wenn die Austrittsöffnung keine Röhre sondern eine runde Öffnung in einer flachen Fläche ist. Und da zwischen Theorie und Praxis meist leider doch ein gewisser Unterschied ist solltest Du mit verschiedenen, leicht abweichenden Dimensionierungen experimentieren.
> Die größte > Lautstärke wirst Du wahrscheinlich erreichen, wenn Du an den > Piezowandler einen akustischen Resonator ankoppelst. Gut geeignet und in > der Praxis auch immer wieder gern genommen ist der Helmholtz-Resonator. Der Resonator hat doch nichts mit der abgestrahlten Leistung zu tun. Was er tun muss, ist, den Strahlungswiderstand des Wandlers zu erhöhen. Das geht sehr gut mit einem Horn. Da kann man extrem viel Pegel rausholen. Man muss sich nur mal Exponentialhörner anschauen. Ohne sichtbare Membranauslenkung fallen einem die Ohren ab.
Naja, eigentlich hat er ja aufgrund seiner Angaben zur Stromversorgung ein sauberes Pflichtenheft beschrieben. Da bleibts beim kleinen Scheibchen. Bei kleiner Bandbreite kann man das Horn zu einem Trichter reduzieren. So wie es die 40KHz US-Kapseln machen. Ich kann davon ein Bild reinstellen. Aber einfach wird das nicht. Man wird experimentieren müssen. Vielleicht mit Helmholtz kombinierbar. Einfacher ist aber sicher eine fertige 'Sirene'.
ArnoR schrieb: > Der Resonator hat doch nichts mit der abgestrahlten Leistung zu tun. Was > er tun muss, ist, den Strahlungswiderstand des Wandlers zu erhöhen. Gestatte, daß ich da anderer Ansicht bin. Bei einer einzelnen Frequenz lässt sich die beste Energieübertragung von der Membran auf den Luftraum durch Resonanz erzielen. Bei breitbandiger Übertragung wie bei einem Lautsprecher natürlich nicht, das gebe ich zu, da außerhalb der Resonanzfrequenz kaum noch eine Wirkung stattfindet. Das ist vergleichbar mit einer Sendeantenne, die auch ein schwingfähiges Gebilde mit Frequenzmaximum auf der Sendefrequenz darstellt. Im übrigen verwenden auch die meisten kommerziellen Piezo-Piepser dieses Prinzip. Beispiele sind hier: http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=5168246 zu finden.
Resonanz vergrößert nur die Schwingungsamplitude der Membran. Bei unveränderten Verhältnissen wird natürlich auch mehr Leisung abgestrahlt. Richtige optimale Leistungsabstrahlung (Wirkungsgrad) braucht großen Strahlungswiderstand.
Ja eben. Der Trichter ist ein akustischer Trafo.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.