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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Piezomikrofon


Autor: Emil (Gast)
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Hallo allerseits,

ich bin gerade dabei mich mit Piezos zu beschäftigen. Leider scheine ich 
dabei ein grundlegendes Verständnisproblem zu haben...

Aufbau ist folgender:

Ein Piezoelement ist jeweils an der Keramik und an dem hinteren 
Metallplättchen mit einem Kabelk verlötet.

Daran ist direkt das Ozzi angeschlossen.

Das Piezo ist direkt vor einer Box angebracht. Steht aber nicht im 
Kontakt mit dieser.

WWenn ich nun mit 80 dBa das Piezo "befeuere" bekomme ich nicht das 
kleinste Signal. Bei leichtem klopfen gegen dieses bekomme ich 
Ausschläge von 200 mV plus.

Warum wird der Schall nicht ebenso gewandelt???


Danke...

Autor: Hans Mayer (Gast)
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Fläche gegenüber Masse zu klein.

Autor: Emil (Gast)
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Welche Fläche?

Kannst Du das mal kurz ausführen?

Autor: HildeK (Gast)
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Nur mal so einen Überlegung:
Ein Piezo erzeugt eine Spannung, wenn er mechanisch verformt wird, im 
Fall eines Plättchens als Mikromembran muss dieses in sich schwingen. 
Das tut es vermutlich deshalb nicht ordentlich, weil es sich mit den 
Druckschwankungen einfach mitbewegt und nicht verbiegt.
Es müsste imho am Rand befestigt sein und/oder zwischen der hinteren und 
vorderen Seite so abgedichtet sein, dass die Schalldruckschwankungen zu 
einem Mitschwingen des Plättchens führen.
Wenn du klopfst, bringst du das Plättchen selbst zum Schwingen und es 
klappt.

Übrigens, u.U. kann man mit einem Skope die Signalspannungen gar nicht 
messen, da sie recht klein sind - eher so im unteren mV-Bereich.

Autor: MaWin (Gast)
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> Warum wird der Schall nicht ebenso gewandelt???

Weil das Ding gigantisch uneffizient ist.

Ein Piezo-Mikro ist anders aufgebaut als ein Piezolautsprecher, viel 
filigraner.

Nimm ein richtiges Mikro, vergiss Piezo.

Autor: Sammler (Gast)
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Nein, mach weiter.
Er will daran lernen, da gehört die Erkenntnis dazu, was geht u. was 
nicht.
Bei www. "Neuhold-Elektronik" kriegst du richtige Handy-Mikros für 95 
Cent im 3er-Pack.

Autor: MaWin (Gast)
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> Bei www. "Neuhold-Elektronik" kriegst du richtige
> Handy-Mikros für 95 Cent im 3er-Pack.

Bei denen es sich natürlich um Elektretmikros
handelt und nicht um Piezo-Kristall-Mikros.

http://www.hood.de/auction/40743094/ddr-kristallmi...

Autor: Emil (Gast)
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Okay,

wenn ich also diese Signale messen möchte, muss ich also Verstärken.

Wie mache ich das am besten?

Muss ich da erstmal einen Ladungsverstärker hinter das Piezo schalten 
und dann erst verstärken oder kann ich direkt einen OPV nachschalten?

Vielen Dank für die Antworten bisher :)

Autor: Sebastian (Gast)
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Verstärker für Kristallmikrofone (mit 2 Transistoren) findet man als 
Schaltplan im Netz. Man kann durchaus ein Piezoelement anschließen, 
jedoch ist dieses hauptsächlich für Körperschall empfindlich. Wenn es 
also auf einer schwingenden Oberfläche aufliegt, geht es unter Umständen 
als Mikrofon durch. Sonst eher weniger.

Autor: Emil (Gast)
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Hm, aber Kristallmikrofone waren doch früher sehr verbreitet?

Ich benötige eine Wandlerform, die passiv unter hohen Drücken eingesetzt 
werden kann um Schall in eine Spannung zu Wandeln... Irgendwelche 
anderen Ideen?

Autor: hubert (Gast)
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Emil schrieb:
> Ich benötige eine Wandlerform, die passiv unter hohen Drücken eingesetzt
> werden kann um Schall in eine Spannung zu Wandeln...

- was verstehst Du unter passiv? So was wie Energy Harvesting? Oder 
einfach nur ohne viel Elektronik?
- was heißt hoher Druck? Schalldruck? Umgebungsdruck wie bei 
Unterwasseranwendung? Eingeschlossenes Medium unter Betriebsdruck?
- was für ein Schall, wodurch wurde der erzeugt.

Beschreib einfach mal Dein Vorhaben möglichst ausführlich, es werden 
dann sicher einige Leute einen Lösungsvorschlag anbieten wollen.

Autor: Emil (Gast)
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Also...

Ich möchte Flüssigkeitsspiegelhöhen in einer Röhre messen. Ob es dafür 
bessere Methoden gibt ist erstmal egal.

In die Röhre wird ein Schall eingebracht, der an der Oberfläche 
reflektiert und die Röhre wieder zurück läuft. Diese beiden Ereignisse 
möchte ich mit einem Mikrofon detektieren.

Die Röhre kann unter hohem Druck stehen, verschiednste Gase enthalten 
etc.

Also ist es nicht möglich die Spiegelhöhe anhand der 
Schallgeschwindigkeit zu errechnen, da die Schallgeschwindigkeit von 
Druck, Temp, Gasdichte etc abhängt.

Glücklicherweise hat das Rohr Rillen, deren Abstand ich kenne und mit 
denen ich die Spiegelhöhe berechnen kann. Also muss ich auch die Echos 
der Rillen detektieren.

Deshalb brauch ich ein relativ empfindliches Mikro, dass passiv bzw. 
ohne Phantomspeisung auskommt, da in der Röhre explosive Medien 
vorkommen können.

Da wäre für mich erste Wahl das Piezoelement... Allerdings scheint das 
Ganze nicht grade empfindlich zu sein.

Autor: hubert (Gast)
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Ein guter Anfangspunkt dürfte folgendes Selbstbauprojekt sein: 
http://home.arcor.de/uffmann/Ultrasonic.html (gefunden hier: 
Beitrag "Ultraschall Entfernungsmesser mit I2C, Eigenbau"). Dies ist ein 
Ultraschallentfernungsmesser mit ATTINY-Steuerung. Es existiert da schon 
fertig ein Ultraschall-Sender und ein Eingangsverstärker mit schaltbarer 
Verstärkung.

Diese Schaltung kannst Du ja mal aufbauen und in der Anwendungsumgebung 
in Betrieb nehmen. Vermutlich mußt Du ein bisserl experimentieren und 
anpassen, bis Du Taktzeiten und Verstärkungsstufen findest um Hauptecho, 
Echo der Rillen und Mehrfachechos unterscheiden zu können.

Daran angepasst kannst Du dann eine entsprechende Software gestalten.

Autor: hubert (Gast)
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Autor: MaWin (Gast)
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> aber Kristallmikrofone waren doch früher sehr verbreitet?

Ja, man nennt das technischen Fortschritt.

> Ich möchte Flüssigkeitsspiegelhöhen in einer Röhre messen

Das ist schön. Und offenbar nicht die Höhe der Flüssigkeit,
sondern die der Luft darüber messen.
Nimm doch einen Ultraschall-Abstandsmesser.

> Die Röhre kann unter hohem Druck stehen

So lange die Membran der Ultraschallkapseln auch von hinten
denselben Druck abbekommt, macht das doch nichts.
Nur muss man halt die Schallgeschwindigkeit kennen. Kennst du
die nicht, musst du versuichehn, die Rillen im Echo zu
erkennen und als Normierung verwenden, also eigene Elektronik.

Autor: Emil (Gast)
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Ja das mit dem Ultraschall scheint ja ganz interessant zusein, was aber, 
wenn das Rohr Kurven hat, mehr als 50 m lang ist etc.?

Wie ist das nun mit dem Ladungsverstärker? Brauche ich sowas um 
überhaupt mal ein Signal aus dem Piezo zu bekommen?

Autor: hubert (Gast)
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Emil schrieb:
> Ja das mit dem Ultraschall scheint ja ganz interessant zusein, was aber,
> wenn das Rohr Kurven hat, mehr als 50 m lang ist etc.?

Für jedes Problem gibt es eine Lösung. Man kann aber auch für jeden 
Lösungsvorschlag ein Problem konstruieren, das ihn überfordert. Willst 
Du ein bestimmtes Problem lösen oder willst Du eine Lösung für alle 
denkbaren Probleme?

> Wie ist das nun mit dem Ladungsverstärker? Brauche ich sowas um
> überhaupt mal ein Signal aus dem Piezo zu bekommen?

Welches Detail in den (von mir in dreiminütiger Suche gefundenen) 
Beispielen ist Dir noch unklar? Oder anders gefragt: Wie hoch ist 
allgemein Dein Kenntnis- und Erfahrungsstand bis jetzt?

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Man kann auch mal bei den Fotodioden-Verstärkern vorbeischauen. 
Letztendlich die gleich Chose, also relativ große Kapazität am Eingang. 
Die Frequenz eben nur höher (meist).

Hobbs mit seinem Buch wäre da die erste Anlaufstelle.

Autor: MaWin (Gast)
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> Man kann auch mal bei den Fotodioden-Verstärkern vorbeischauen.

Keum.

> Letztendlich die gleich Chose,

Keineswegs.

Ein Piezo liefert eine eher hohe Spannung die aber nicht belastet werden 
darf, also hochohmig,

eine Photodiode wird als Stromquelle betrachjtet, also niederohmig bei 
eher vernachlässigbarer Spannung (die üblichen Verstärker versuchen es 
mit 0V).

Völlig verschiedene Teile, die mit völlig unterschiedlichen Verstärkern 
verstärkt werden müssen.

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