Funktion eines einfachen Sinusgenerators

[Da W. (da_w)]

Hallo,

ich arbeite gerade an einer einfachen Sinusgeneratorschaltung (siehe 
Anhang) die laut Spice auch schon halbwegs funktioniert. Leider verstehe 
ich die Schaltung nicht komplett, die Frequenz kann ich nicht verändern. 
Vielleicht kann mir jemand aus dem Forum etwas helfen.

Ziel ist die Frequenz in Abhängikeit eines Sensors zu verändern.
Der Sensor ändert den Widerstand zwischen 4k und 100k. Die Zielfrequenz 
soll sich in Abhängigkeit vom Sensor zwischen 1kHz - 10kHz ändern.

Wenn die Schaltung funktioniert könnte man z.B. eine Temperatur oder 
Feuchtigkeit von einem Sensor akkustisch ausgeben. Die Mikrofonbuchse 
von einem Handy könnte dann zum Lesen von Sensorwerten genommen werden!

Mein Problem:
Was immer ich an der Schaltung ändere, die Frequenz am Ausgang ändert 
sich nicht.
Soll ich besser eine neue Schaltung mit LM556 machen oder kennt jemand 
eine ganz einfache Schaltung für diese Anwendung?

Lg,
Wauschi

[Floh (Gast)]

Nimm einen 555, der kann sowas. :-)

[Basti (Gast)]

Was hast du in den Bildern geändert? Irgendwie zeigen alle Bilder das 
selbe. Also Widerstände, Kapaz. sind immer gleich.

[Basti (Gast)]

Die Frage bei solchen frei-schwingenden Teilen ist doch, ob das ding 
Temp. stabiel ist. Sprich bei einem Sensorwert X und der Umgebungstemp 
von 25°C hast du 1kHz. steigt die Umgebungstemp an oder fällt ab, aber X 
belibt gleich, so wird sich die Frequenz trotzdem verschieben. Was 
eigendlich destruktiv ist oder?

[MaWin (Gast)]

Deine Schaltung ist ein Philbrick Phasenschieber,
die RC-Kette hat bei Resonanzfrequenz eine Sprungantwort über 1, und 
damit reicht es dem Emitterfolger mit Spannungsverstärkung von ca. 0.97 
die Schwingung aufrecht zu erhalten, aber erstaunlich daß der in der 
Simulation überhaut anschwingt.

Der Sinus ist extrem unsauberm, wie man am miesen Spektrum sieht, weil 
es keine Regelung gibt, bis er sich an die Versorgungsspannung 
aufgeschaukelt hat.

Als durchstimmbare Schaltung ist diese Oszillator nicht zu gebrauchen, 
weil 3 Bauteilwerte (C1, C2, C3) gleichzeitig geändet werden müssten, 
noch schlechter als bei einer Wien-Brücke (dort nur 2). Da es bei der 
Sensorauswertung nict auf die Form des Signals ankommt, nimmt man besser 
Sxchmitt-Oszillatoren mit Schmitt-Trigger, da muß man nur einen 
Bauteilwert ändern (R oder C) der billige IC der das reproduzierbar und 
frequenzstabil enthält ist der NE555.

[Helmut L. (helmi1)]

MaWin schrieb:
> die RC-Kette hat bei Resonanzfrequenz eine Sprungantwort über 1, und
> damit reicht es dem Emitterfolger mit Spannungsverstärkung von ca. 0.97
> die Schwingung aufrecht zu erhalten, aber erstaunlich daß der in der
> Simulation überhaut anschwingt.

Ich sehe da aber keinen Emitterfolger nur eine Emitterschaltung und die 
hat mehr als 1 fache Verstaerkung.

[MaWin (Gast)]

> nur eine Emitterschaltung

Oh, stimmt, also nur ein einfacher Phasenschieber-Oszillator,
braucht aber auch 3 zu verändernde Bauteile.

[Ralph B. (rberres)]

Könnte es sein, das von Basis gegen Masse noch ein 10K fehlt?

Ralph Berres

[dolf (Gast)]

so wird das nix.
zu primitiv.
spannungs frequenz ad wandler für positive und negative gleichspannungen 
sowie wechselspannungen.
stückliste
tl081
555
bc557
bc547
transistor array b340d***rft bauteil/ddr
1n4148
bf245b
rote led
dazu noch der übliche kleinkram.

das transistor array sorgt für temp. stabilität und linearität.
gibt´s in der bucht oder bei bg electronics.
mfg

[Helmut L. (helmi1)]

Ralph Berres schrieb:
> Könnte es sein, das von Basis gegen Masse noch ein 10K fehlt?

Nicht unbedingt. Ich vermute mal das er den Eingangswiderstand des 
Transistors dafuer mit ausnutzt (hab es jetzt nicht nachgerechnet). Ist 
zwar nicht schoen aber was solls. Einen sauberen Sinus ist eh nicht zu 
erwarten von diesem Oszillator.

[Ulrich (Gast)]

Der Widerstand R2 und der Eingangswiderstand übernimmt in gewisser Weise 
die Aufgabe des Widerstandes von der Basis nach GND. Es ist auch nicht 
unbedingt nötig, dass die 3 RC Glieder die gleiche Zeitkonstante haben.

Der Umweg über einen Spannungs-frequenzwandler muss man nicht gehen. Ein 
Oszillator wie der NE555, der ein RC Glied zur Zeitbestimmung nutzt 
reicht aus, und ist nicht schlechter. Bei den Sensorwerten wird man 
allerdings erst mal eher bei 400 Hz - 10 kHz landen. Für die Anwendung 
sollte das reichen, sonst noch ein Widerstand in Reihe oder parallel zum 
Sensor.

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

So sah der Phasenschieber-Oszillator im Braun Lectron 
Experimentierkasten aus, ca 1970. der Trick ist wohl, dass jeder 
RC-Phasenschieber um 60 Grad schiebt, damit 180 Grad herauskommen, die 
restlichen 180 Grad zur Schwingbedingung macht der Transistor. Die 
Verstärkung muss wie schon oben gesagt >1 sein, das ist die zweite 
Schwingbedingung.

Ich habe als Schüler sowas im Durchsagelautsprecher des Klassenzimmers 
versteckt und mit einem LDR Fotowiderstand einschalten können. Ein 
Spiegel mit Sonnenlicht darauf ausgerichtet und aus dem Lautsprecher kam 
ein quäkendes Geräusch...
"Habt ihr hier ein Schwein versteckt" fragte der Lehrer.

[troll (Gast)]

Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> "Habt ihr hier ein Schwein versteckt" fragte der Lehrer.
"Wieso versteckt, das steht doch vor uns!"

SCNR!

[Helmut L. (helmi1)]

Wobei der Transistor wenn alle RC-Glieder gleich sind eine Verstaerkung 
von >29 aufbringen muss.

[oh je (Gast)]

Wie kann man nur auf die Idee kommen, einen eingescannten Text als PNG 
hochzuladen? Bei solcherart Inkompetenz wird das auch nichts mit einem 
Oszillator!

[Da W. (da_w)]

Hallo zusammen,

DANKE, DANKE, DANKE.

Euer Feedback hat mich ein ganzes Stück weiter gebracht!
Ich habe die Schaltung neu, basierend auf NE555 gemacht und diese 
funktioniert grundsätzlich schon ganz gut.

Der Sensor den ich anschließen möchte nennt sich MQ303B und benötigt 
eine 0.9V Heizung. 
http://www.winsensor.com/English/product/ProductsList/095513201128.shtml
Die Heizung habe ich mit R3 (5 Ohm) und einen Spannungsteiler damit ich 
auf die benötigten 0.9V Heizspannung komme (R4) nachgestellt.

... das geht so nicht!!!
Die Simulation zeigt, dass der Strom durch diese Heizung nicht konstant 
bleibt.
Warum? Ich habe ja sonst keine Last angehängt.
Wie könnte ich sonst ohne viel Schaltungsaufwand die 0.9V realisieren?

P.S.: Der MQ303 Sensorausgang (Rs) wird in der Schaltung durch R2 
realisiert. Dieser ändert sich dann in Abhängigkeit vom Sensor.

Lg,
Wauschi

[Helmut L. (helmi1)]

Da W. schrieb:
> Die Simulation zeigt, dass der Strom durch diese Heizung nicht konstant
> bleibt.

Wenn deine simulierte Batterie 2 Ohm Innenwiderstand hat?
Oder hast du die thermischen Eigenschaften auch mitsimuliert?

> Warum? Ich habe ja sonst keine Last angehängt.
> Wie könnte ich sonst ohne viel Schaltungsaufwand die 0.9V realisieren?

Kleinen Schaltregler einsetzen.

[Da W. (da_w)]

Helmut,

hast recht, ich habe jetzt den Innenwiderstand von 2xAAA Batterien 
genommen (0.8 Ohm).

Statt dem Vorwiderstand habe ich 2 Dioden genommen um auf ca. 1V 
Heizspannung zu kommen.

Das Ergebnis schaut jetzt ganz gut aus. Wenn ich R2 zwischen 4k - 100k 
ändere ändert sich die Frequenz zwischen 1kHz - 10 kHz.

Super!!!

VIELEN DANK an das Forum.

Ich werde gleich mit dem Aufbau beginnen und das Ganze mal auf dem Oszi 
anschauen.
Das einzige was man auf den ersten Blick noch verbessern könnte ist das 
Spektrum. Hat jemand einen Vorschlag für R-L Werte die ich simulieren 
könnte?

Lg,
Wauschi

[Floh (Gast)]

Da W. schrieb:
> Das einzige was man auf den ersten Blick noch verbessern könnte ist das
> Spektrum. Hat jemand einen Vorschlag für R-L Werte die ich simulieren
> könnte?

Ähm, der 555 liefert dir ein Rechtecksignal, das naturgemäß 
oberwellenreich ist.
Was willst du denn haben?

[Da W. (da_w)]

Ich habe am Ausgang ein R-C Glied mit 1k und 10nF probiert, ändert aber 
nicht wirklich was am Spektrum.

Am Ende will ich an der Frequenz durch FFT den Sensorwert abmessen. Ich 
dachte, dass ein schönes Spektrum eindeutigere Messungen liefert. Wenn 
die Oberwelle gleich stark ist wie die Grundwelle stelle ich mir das 
schwierig vor.

Aber alles kein Problem. Ich probiere es einfach aus. Wenn es geht passt 
es schon.

Danke nochmal.
Wauschi

[Floh (Gast)]

Da W. schrieb:
> Am Ende will ich an der Frequenz durch FFT den Sensorwert abmessen.

Mit dem Finger von hinten durch die Brust ins Auge? Eine Frequenzmessung 
bei Rechteck würde reichen und erspart dir eine Menge Aufwand mit der 
FFT.

Ich glaube allmählich wäre angebracht zu sagen, was du überhaupt 
erreichen möchtest?

[Helmut L. (helmi1)]

Da W. schrieb:
> Am Ende will ich an der Frequenz durch FFT den Sensorwert abmessen.

Warum so kompliziert?

Das Signal auf einen Capture Eingang des uC und schon hast du die 
Frequenz im Register stehen. Das mit der FFT ist doch viel zu Aufwendig 
und ungenau.

[Da W. (da_w)]

Die Schaltung wird direkt an der Mikrofonbuchse am Handy angeschlossen!

Da ist kein Interrupt. Ich habe nur Zugriff auf das Audiosignal. Man 
kann dann eine FFT-App nehmen um mit dem Handy den Sensorwert zu sehen. 
Z.B. diese App: 
http://www.appbrain.com/app/quick-fft-free/com.portalvertigo.android.free

Man benötigt nur noch einen Look-up-Table um die Frequenz auf einen 
Messwert umzurechnen.

Das die Idee. Ob es geht werde ich hoffentlich bald feststellen.
Verbesserungsvorschläge sind immer willkommen.

Lg,
Wauschi

[Helmut L. (helmi1)]

Da W. schrieb:
> Verbesserungsvorschläge sind immer willkommen.

Da brauchst du doch nur die Linie mit dem hoechsten Wert zu nehmen das 
ist deine Grundwelle. Alle anderen liegen beim Rechteck kleiner.