Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Geräte-Zustand über Lautstärke messen


von Hanse (Gast)


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Hallo zusammen,

ich muss den Betriebszustand einer Pumpe messen (Aus, Stufe 1, Stufe 2), 
kann jedoch nicht ins System eingreifen, also keine Spannungsmessung 
oder ähnliches. Deshalb wollte ich dies zunächst mit einem 
Vibrationssensor realisieren, habe hier aber keine geeigneten (oder nur 
sehr teuren) Sensoren gefunden. Deshalb meine nächste Idee: Eine 
Mikrofonkapsel auf die Pumpe kleben und die Lautstärke der Pumpe in 
ihren Betriebszuständen messen, also kalibrieren. Dann weiss ich, auf 
Grund der Lautstärke/Spannung, wann die Pumpe wie läuft. (Andere 
Lärmquellen dürften nicht vorhanden sein, also sind zu vernachlässigen).

Ich habe mal naiv die Spannung an einer Mikrofonkapsel gemessen, aber 
sehe bei jeder Lautstärke die gleiche Spannung. Könnt ihr mir sagen, wie 
ich das ganze möglichst einfach realisieren kann?

von Nitram L. (nitram)


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Von was für einer Pumpe redest du?
=> eine 5W/12V Aquarium Luftpumpe
=> eine 100W/230V Umwälzpumpe
=> ....
=> eine 15KW/480V Wasserpumpe im Kraftwerk

nitraM

von Dietrich L. (dietrichl)


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Hanse schrieb:
> Ich habe mal naiv die Spannung an einer Mikrofonkapsel gemessen, aber
> sehe bei jeder Lautstärke die gleiche Spannung.

Lautstärke = Spannung. Wenn ein Mikrofon keine unterschiedliche 
Lautstärke abbilden kann, ist es keins ;-)
Was für ein Mikrofon? Wie hast Du gemessen?

Gruß Dietrich

von Düsendieb (Gast)


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Martin L. schrieb:
> => eine 15KW/480V Wasserpumpe im Kraftwerk

eher 500KW / 10KV


Hanse schrieb:
> habe hier aber keine geeigneten (oder nur
> sehr teuren) Sensoren gefunden

Ein Vibrationssensor ist aber die zuverlässigste Lösung.

Was ist bei dir teuer?
Wo liegt die Schmerzgrenze?
Wie groß ist die Pumpe?

von Hanse (Gast)


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Danke schonmal für die Antworten!

Also folgendes Mikrofon habe ich benutzt:

Elektret-Mikrofonkapsel EM-4B Betriebsspannung: 1.5 - 10 V/DC -64 dB 
Frequenzbereich: 30 - 17 000 Hz (zu finden bei Conrad)

und habe das ganze an 4,74V angeschlossen. Je nach Polung bekomme ich 
eine konstante Spannung am Mikrofon von 0,85V bzw. 3,72V.

Die Pumpe ist eine Wilo Heizungspumpe, ca. 8-20Watt, also nicht 
wahnsinnig laut, weshalb ich das Mikro auf die Pumpe kleben will. Ein 
großes Problem ist, dass die Pumpe nur bedingt schwingt, vibriert. Es 
müsste also ein sehr empfindlicher Sensor sein. Alles unter 100€ wäre 
nicht zu teuer, aber ich bin auch vorsichtig mir ein Bauteil für 60€ zu 
kaufen, um dann zu merken, dass es trotzdem nicht klappt..

von Dietrich L. (dietrichl)


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Hanse schrieb:
> und habe das ganze an 4,74V angeschlossen. Je nach Polung bekomme ich
> eine konstante Spannung am Mikrofon von 0,85V bzw. 3,72V.

1. Du musst sie schon richtig gepolt anschließen
2. Dein Signal ist nur der Wechselanteil. Der Gleichanteil dient zur 
Versorgung des internen Verstärkers.
3. Die Wechselspannung musst Du mit einen Kondensator auskoppeln.
4. Zum Messen brauchst Du ein geeignetes Instrument (z.B. Oszi), denn 
das Signal ist nur im mV-Bereich.

Gruß Dietrich

von Hanse (Gast)


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Gut, das hab ich mir schon gedacht. Ein Oszi habe ich leider nicht zur 
Hand. Also würde mich eine in Serie geschaltete Gleichrichterdiode schon 
weiterbringen, um eine aussagekräftige Spannung abzulesen?

von fonsana (Gast)


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Nein, mit einem C die Gleichspannung abblocken, den 
Wechselspannungsanteil dahinter mit einem OPV verstaerken, diesen 
gleichrichten und mit einem OPV als Komparator auswerten.

fonsana

von Hanse (Gast)


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Noch eine Nachfrage, kann ich also einfach folgendes Produkt nehmen und 
würde am Ausgang eine für mein Vorhaben verwendbare Gleichspannung 
messen?

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/195375-as-01-de-Vorverstaerker_mit_Kondensator_Mikrofon_web.pdf

von Rainer Ernst (Gast)


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Hanse schrieb:
> Noch eine Nachfrage, kann ich also einfach folgendes Produkt nehmen und
> würde am Ausgang eine für mein Vorhaben verwendbare Gleichspannung
> messen?
>
> http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/17...

Das ist ein Verstärker mit 2 Transistoren. Du müsstest es immer noch 
gleichrichten und auswerten.

von Hanse (Gast)


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Auswerten ist kein Problem, ich brauche nur eine vernünftige 
Gleichspannung.. Wenn ich jetzt an den Ausgang noch eine 
Gleichrichterdiode schalte, müsste das doch realisiert sein?

von Bon z'O (Gast)


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Ohne Oszi wird's schwierig..

von ge-nka (Gast)


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Hanse schrieb:
> Die Pumpe ist eine Wilo Heizungspumpe, ca. 8-20Watt

Ich schätze mit deiner Lösung einfach Spannung messen, wird nichts.
Ich hätte nach dem dem man mit OPV alles verstärkt hat, mit zwei 
Frequenzfiltern den Ausgangssignal ausgewertet, da die Stuffe 1, Stuffe 
2 sollen eigentlich andere Drehzahlen haben und somit zwei verschiedene 
Frequenzen. Wenn keine Frequenz vorhanden ist, bedeutet Aus.

Ob das sich wirschaftlich lohnt ist andere Sache, bei Elektronik Teilen 
wirst du wahrscheinlich unter 100€ bleiben. Aber Lötzeit, Versuchzeit, 
Auswertezeit, Umänderung, Umlöten,  was anderes probieren, Langzeitest 
usw., bist du locker bei über 100 Stunden. Wenn du 10€ pro Stunde 
rechnest ist schon biliger was fertiges zu kaufen.

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Hanse schrieb:
> Auswerten ist kein Problem, ich brauche nur eine vernünftige
> Gleichspannung.. Wenn ich jetzt an den Ausgang noch eine
> Gleichrichterdiode schalte, müsste das doch realisiert sein?

Hallo Hanse,


ich sehe, dass es schwierig wird, Dich zu einer Loesung zu lotsen, denn 
es fehlen viele Grundlagen.
Was duerfen wir denn voraussetzen:
Kein Oszilloskop, ok.
Loetkolben + entsprechende Kenntnisse?
Bauteilekenntnisse?
Schaltungskenntnisse?

Aus meiner Erfahrung mit akustischer vorbeugender Instandhaltung an 
Pumpen kann ich Dich darauf Hinweisen, dass Du voraussichtlich nicht dir 
Lautstaerke alleine auswerten musst.
Oft sind Pumpen die langsamer laufen LAUTER!
Es sind aber andere Frequenzen enthalten.

Generell ist aber eine Erfassung, wie Du sie vor hast, praktikabel und 
zuverlaessig, wenn richtig ausgefuehrt.


Gruss

Michael

von Bon z'O (Gast)


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Wenn eine Pumpe vor dem Anfressen ist, zb mit Ablagerungen, wird sie 
lauter. Dann hat man noch mechanisches Rauschen, Vibrationen und 
dergleichen drauf. Das waere alles mit Frequenzanalyse machbar. Aber 
eine bessere Pumpe von Beginn weg wird guenstiger sein.

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Bon z'O schrieb:
> Wenn eine Pumpe vor dem Anfressen ist, zb mit Ablagerungen, wird sie
> lauter. Dann hat man noch mechanisches Rauschen, Vibrationen und
> dergleichen drauf. Das waere alles mit Frequenzanalyse machbar. Aber
> eine bessere Pumpe von Beginn weg wird guenstiger sein.


Darum geht es ihm doch nicht....es geht darum, die Betriebszustaende
AUS
Stufe 1
Stufe 2
zu unterscheiden.....besser lesen was der Fragesteller will und nicht 
was die ANtworter schreiben.

Gruss

Michael

von Hubert M. (hm-electric)


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die Pumpe wird ja wohl durch ein Kabel angeschlossen sein. Somit kann 
man mittels Induktion Schonmal Ein-Aus messen. Ist das eine 
elektronische Pumpe, die automatisch auf Stufe 2 schaltet? Typ?

von Vn N. (wefwef_s)


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Hubert Mueller schrieb:
> Somit kann
> man mittels Induktion Schonmal Ein-Aus messen.

Der Strom im Hin- und Rückleiter heben sich auf.

von Harald W. (wilhelms)


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Hanse schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich muss den Betriebszustand einer Pumpe messen (Aus, Stufe 1, Stufe 2),
> kann jedoch nicht ins System eingreifen, also keine Spannungsmessung
> oder ähnliches.

Ich habe das vor vielen Jahren mal mit einer fertigen Gegensprechanlage
gemacht. Solche Geräte gibt es m.W. heute nicht mehr, deshalb würde
ich das Mikrofon mit Verstärker an einen Lautsprecher anschliessen.
Der Mensch als "Beurteilungslogik" ist da wesentlich zuverlässiger
als jegliche Elektronik.
Gruss
Harald

von Hubert M. (hm-electric)


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vn nn schrieb:
> Hubert Mueller schrieb:
>> Somit kann
>> man mittels Induktion Schonmal Ein-Aus messen.
>
> Der Strom im Hin- und Rückleiter heben sich auf.

Hab's geahnt das sowas kommt. An Strommessung hab ich aber nicht 
gedacht. Ich dachte an sowas:

http://www.reichelt.de/Spannungspruefer/TESTBOY-110/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=75330;GROUPID=4021;artnr=TESTBOY+110;SID=10T0j2Nn8AAAIAADjydLge49fc2bafbd8c5921006ff8fc3038aa9

von Ottmar K. (wil1)


Angehängte Dateien:

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Hallo Hanse,
habe gerade Deine Anfrage gelesen und kurz ein kleine Schaltung mit 
LTspice entworfen. So etwa - natürlich verfeinert - wäre evtl. ein 
"Geräuschindikator" in Deinem Sinne.

Das Mikrofon habe ich mal si Pi mal Daumen simuliert und die 
Ausgangsspannung von 10mV allmählich auf 80mV anwachsen / abschwellen 
lassen. Am Ausgangsgleichrichter ist  bereits eine ordentliche 
Spannungsänderung zu entnehmen, welche mit einerr zusätzlichen 
Verstärkerstufe nochmals weiter verstärkt werden kann. Wenn Die 
Schaltung dann noch eine Selbsthaltung bzw. Schaltstufe hat, heult der 
Alarm wie gewünscht.

mfG Ottmar

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Es wäre zu überlegen, ob eine rein induktive Lösung a la Telefonspule 
oder induktive Hörgerätespule nicht störungsunempfindlicher wäre. Die 
Spule würde man an die Pumpe rankleben können. Auch ein Gitarrenpickup 
könnte hier funktionieren.
Das Datenblatt zum LM3915 enthält einige brauchbare Schaltungen für 
Aktivgleichrichter, um aus der Wechselspannung des Mikros/Spule eine 
proportionale Gleichspannung zu machen. Ab 'Figure 1' aufwärts.

von Michael K. (charles_b)


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Wenn die Zuleitung zur Pumpe zugänglich sein sollte, könnte man doch 
auch um einen Leiter ne Stromzange klemmen, oder?

Mit den Geräuschen könnte es passieren, dass einfach Störgeräusche mit 
dazukommen und du dann keine klare Aussage treffen kannst, was mit der 
Pumpe momentan los ist.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael K-punkt schrieb:
> Wenn die Zuleitung zur Pumpe zugänglich sein sollte, könnte man doch
> auch um einen Leiter ne Stromzange klemmen, oder?
>
> Mit den Geräuschen könnte es passieren, dass einfach Störgeräusche mit
> dazukommen und du dann keine klare Aussage treffen kannst, was mit der
> Pumpe momentan los ist.

Deswegen mein Vorschlag mit Fehlerdiagnose "per Ohr". BTDT
Gruss
Harald

von Hanse (Gast)


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Danke für die vielen Antworten! Ich war übers Wochenende weg und konnte 
daher leider nicht eher antworten..

Michael Roek schrieb:
> Was duerfen wir denn voraussetzen:
> Kein Oszilloskop, ok.
> Loetkolben + entsprechende Kenntnisse?
> Bauteilekenntnisse?
> Schaltungskenntnisse?

Also Lötkolben und entspr. Kenntnisse habe ich. Bauteil- und 
Schaltungskenntnisse habe ich theroretisch auch, nur nicht viel (bis 
keine) Erfahrung bei der praktischen Umsetzung (wie ich gerade merke, 
Theorie und Praxis sind oft was anderes)..

Berührungslose Spannungs/Strommessung wäre sicherlich das einfachste, 
aber es ist aus bestimmten Gründen leider nicht möglich an die Kabel zu 
kommen. Zur Auswertung: Ich möchte die Spannung des "fertigen" Sensors 
an ein bestehendes 1-wire System (bzw. einen DS2450) anschließen. 
Deshalb scheidet es leider auch aus, den Menschen als Erkennungswerkzeug 
zu nehmen ;-)

Ottmar K. schrieb:
> Hallo Hanse,
> habe gerade Deine Anfrage gelesen und kurz ein kleine Schaltung mit
> LTspice entworfen. So etwa - natürlich verfeinert - wäre evtl. ein
> "Geräuschindikator" in Deinem Sinne.
>
> Das Mikrofon habe ich mal si Pi mal Daumen simuliert und die
> Ausgangsspannung von 10mV allmählich auf 80mV anwachsen / abschwellen
> lassen. Am Ausgangsgleichrichter ist  bereits eine ordentliche
> Spannungsänderung zu entnehmen, welche mit einerr zusätzlichen
> Verstärkerstufe nochmals weiter verstärkt werden kann. Wenn Die
> Schaltung dann noch eine Selbsthaltung bzw. Schaltstufe hat, heult der
> Alarm wie gewünscht.

Danke dir für deine Arbeit! Meint ihr das wäre so das richtige? Zum 
Thema Zeit/Kosten Aufwand: Wenn es hier eine fertige, zu kaufende Lösung 
gibt, würde ich da vielleicht auch drauf zugreifen, aber ich habe leider 
nichts derrtiges gefunden...

Ich schließe dann mal daraus, dass meine Lösung mit Verstärkerschaltung 
(Conrad) und anschließendem Gleichrichter keine gute Idee ist?

von Harald W. (wilhelms)


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Hanse schrieb:

> Wenn es hier eine fertige, zu kaufende Lösung
> gibt, würde ich da vielleicht auch drauf zugreifen, aber ich habe leider
> nichts derrtiges gefunden...

Mkrofon + Mikrofonverstärker + NF-Verstärker + Lautsprecher.
Gruss
Harald

von Andrew T. (marsufant)


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Hanse schrieb:
> Danke dir für deine Arbeit! Meint ihr das wäre so das richtige? Zum
>
> Thema Zeit/Kosten Aufwand: Wenn es hier eine fertige, zu kaufende Lösung
>
> gibt, würde ich da vielleicht auch drauf zugreifen, aber ich habe leider
>
> nichts derrtiges gefunden...
>


Gibt es fertig für ca. 90 Euro, mit Relaisausgang dessen Schaltschwelle 
man einstellen kann.

>
>
> Ich schließe dann mal daraus, dass meine Lösung mit Verstärkerschaltung
>
> (Conrad) und anschließendem Gleichrichter keine gute Idee ist?


Doch, das ist vom Prinzip der richtige Ansatz. Wenn es dir gelingt das 
umzusetzen, dann ginge das natürlich auch.
Frage ist halt, wieviel Erfahrung du hast und wie lange Du probieren 
magst.
Denn wenn es innerhalb einiger Tage funktionieren soll, ist Kauf 
vermutlich die bessere Lösung.

von Hans M. (hanse)


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So, ich habe jetzt folgendes zusammengebaut:

Mikrofon
+
Conrad Mono-Mikrofon-Verstärker Bausatz 9 - 15 V/DC Ausgangsleistung 
(197688 - 62)
+
Gleichrichterdiode

Halte ich das Mikro nun an die Pumpe bekomme ich eine Spannung von ca. 
20mV, (Stufe 1), 30mV (Stufe 2) und 0V (Pumpe aus) auf meinem Messgerät 
angezeigt. Soweit so gut.

Zur Weiterverarbeitung benötige ich aber eine Spannung von ca. 2-3V, 
sprich eine 100fache Verstärkung Wie kann ich das am einfachsten 
relisieren? Nicht-invertierender OPV? Oder gibt es hier fertige 
Bauteile?

Danke schonmal für die weitere Hilfe!

von tt2t (Gast)


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