Hallo Zusammen,
ich möchte einen Piezo an einem ATmega Mikrocontroller verwenden. Die
Ansteuerung scheint ja recht einfach zu sein, nur fehlt mir jeglicher
Anhaltspunkt wie laut er dann wird.
Gemäss Datenblatt [1] hat er:
Maximale Spannung: 30V
Resonanzfrequenz: 6.5kHz
6.5kHz ist aber eine ziemlich unangeneme Frequenz, ich würde ihn eher
bei 2kHz betreiben und mit entweder 3.3 oder 6.6 Vpp. Gibt es eine
Möglichkeit die Lautstärke abzuschätzen oder bleibt mit nichts anderes
übrig als es aufzubauen und auszuprobieren? Ich möchte in etwa den
Piepston einer Digitaluhr erreichen.
Ich habe schon diverse Tips im Forum gelesen, aber da geht es meist
darum, ihn möglichst laut zu machen. Ich würde mich über
Ratschläge/Ideen/Links freuen!
[1] http://www.cui.com/product/resource/pdf/CEB-20D64.pdf
Ein Piezo-Buzzer kann einen sehr ungleichmäßigen Frequenzgang aufweisen.
Oftmals gibt es mehrere Peak, wie du z.B. in den Frequency vs Sound
Pressure Diagramm hier siehst: http://www.tdk.co.jp/tefe02/ef532_ps.pdf
Ah interessant. Das heisst es sollte eigentlich recht gut möglich sein,
dass ich die Lautstärke durch verschieben der Frequenz um 2kHz herum auf
das gewünscht Niveau einstellen kann?
Im Forum wir oft empfohlen den Piezo an zwei Mikrokontroller Pins
anzuschliessen, damit er lauter wird. Würde da ein Pin auch ausreichen
wenn man nicht eine hohe Lautstärke möchte, oder wäre er dann selbst
nahe bei einem Peak noch zu leise?
Ein bis zwei Transistoren in Kollektor bzw Emitter- und
Kollektorschaltung und zwei drei Widerstände und Du kannst das Teil so
laut machen, wie Du willst.
Martin Schwaikert schrieb:> Ein bis zwei Transistoren in Kollektor bzw Emitter- und> Kollektorschaltung und zwei drei Widerstände und Du kannst das Teil so> laut machen, wie Du willst.
Oh, interessant. Mal doch bitte mal auf. Vielleicht noch mit Trimmpoti,
damit es dann auch mal leiser sein kann.
Danke.
Was auch wichtig ist, ist der Einbau ins Gehäuse. Also wo im Gehäuse
sitzt er und wie kommt der Schall aus dem Gehäuse und von dort zum Ohr.
Wenn der Schall im Gehäuse um ein oder zwei Ecken rum muss bevor er
rauskann, ist das ganze am Schluss wesentlich leiser.
Also nicht nur auf der nackten Platine ausprobieren, sondern im
gewünschten Gehäuse.
Stefan schrieb:> Ah interessant. Das heisst es sollte eigentlich recht gut möglich sein,> dass ich die Lautstärke durch verschieben der Frequenz um 2kHz herum auf> das gewünscht Niveau einstellen kann?
Das würde zwar im Prinzip gehen, ist aber recht eigenwillig. Für
gewöhnlich will man ja schon, daß ein Piep immer die gleiche Frequenz
hat.
> Im Forum wir oft empfohlen den Piezo an zwei Mikrokontroller Pins> anzuschliessen, damit er lauter wird.
Ja. Ist eine Frage des erreichbaren Spannungshubs. Siehe auch
Audio-Endstufe in Brückenschaltung (neudeutsch: BTL - bridge tied load).
Man erreicht in einer Brückenschaltung die 4-fache Leistung bei gleicher
Betriebsspannung und gleicher Last.
> Würde da ein Pin auch ausreichen> wenn man nicht eine hohe Lautstärke möchte, oder wäre er dann selbst> nahe bei einem Peak noch zu leise?
"Laut" und "leise" sind eher subjektiv. Wenn man einen lauten Piep haben
will, dann nimmt man einen Piezo mit ausgeprägter Resonanzfrequenz und
betreibt ihn auch bei dieser. Die Frequenz wird im wesentlichen vom
Gehäuse vorgegeben, das einen akustischen (Helmholtz-) Resonator bildet.
Für den Betrieb genau bei Resonanz gibt es Piezos mit eingebauter
Elektronik, die eine extra Elektrode auf der Piezo-Scheibe für die
Rückkopplung benutzen.
Die von dir ausgesuchte nackte Piezo-Scheibe hat selber zwar auch eine
Resonanz, aber bei weitem nicht so ausgeprägt wie z.B. die vorgenannten
Teile von TDK (gibts von Dutzenden weiteren Herstellern).
Um mal ein Beispiel zu nennen: der "ich bin fertig" Piep meines
Belichtungstimers verwendet einen Piezo ähnlich den TDK von oben mit
Resonanz bei 4kHz. Und wird mit 4kHz befeuert an einem Atmega bei 5V.
Das war mir zu leise um es auch im Nebenraum noch zu hören. In
Brückenschaltung zwischen zwei Pins des AVR nicht mehr. Deine Scheibe
wird an sich schon eher leiser sein, erst recht wenn du sie abseits der
Resonanz betreibst.
Martin Schwaikert schrieb:> Ein bis zwei Transistoren in Kollektor bzw Emitter- und> Kollektorschaltung und zwei drei Widerstände und Du kannst das Teil so> laut machen, wie Du willst.
Unsinn. Entscheidend ist der Spannungshub am Piezo. Strom braucht man da
nur wenig, deswegen helfen auch keine Transistoren.
Ein klassischer Trick, den man in alten Armbanduhren sehen kann, ist ein
Spartrafo aus ein paar Dutzend Windungen Lackdraht auf einem kleinen
Ferritkern. So kann man auch aus einer 1.5V Batterie genug Spannung für
eine Piezo-Scheibe herausholen.
XL
Axel Schwenke schrieb:>> Ein bis zwei Transistoren in Kollektor bzw Emitter- und>> Kollektorschaltung und zwei drei Widerstände und Du kannst das Teil so>> laut machen, wie Du willst.>> Unsinn. Entscheidend ist der Spannungshub am Piezo. Strom braucht man da> nur wenig, deswegen helfen auch keine Transistoren.
Bedingt.
Will man das Teil als Benutzer leiser machen, dann ist das schon recht
angenehm, wenn man das kann. Dann spar ich mir das Aufschrauben des
Gehäuses und Aufkleben von Schaumstoff zur Geräusch-Dämmung (zb bei
diversen Akku-Ladegeräten, die nervtötend stundenlang alle 10 Sekunden
den Voll-Status des Akkus vermelden, wenn man sie lässt. Besonders
lästig in Hotelzimmern wenn die Akkus über Nacht geladen werden.)
Piezosummer sind dann laut, wenn sie in Resonanz laufen, man denke an
Rauchmelder.
Willst du also 2kHz statt 6.5kHz, solltest du einen anderen nehmen. Am
einfachsten kommt man genau auf die Resonanz (bei der der Piezo so 10
mal lauter wird) wenn man einen 3-poligen Piezo nimmt.
Ansonsten sind Piezos natürlich um so lauter, je höher die Spannung ist,
und deiner darf bis 30V sehen. Manche 1.5V Batteriewecker verwenden
deswegen einen Trafo zur Ansteuerung des Piezos, meist ist der Trafo
dann gleich die Spule der Oszillators.
Viele dank für all die Antworten. Ich habe mir jetzt mal eine
Testschaltung zusammengebaut, damit ich nicht später merke dass ich doch
noch einen Trafo hätte einplanen sollen.
Das Gehäuse spielt in der Tat eine sehr grosse Rolle: Frei in der Luft
schwebend hört man nur ein feines Zischen doch sobald ich ihn an die
Gehäusewand drücke (wo er dann mal aufgeklebt wird) ist er schon
ordentlich laut, in etwa so wie ein Wecker - genau die Lautstärke die
ich eigentlich möchte.
Der Unterschied Brückenschaltung oder nicht ist auch gut hörbar,
allerdings geringer als ich es erwartet hätte. Das variieren der
Frequenz um 2kHz herum ergab fast keinen Unterschied in der Lautstärke.
Ich habe es aber auch nur mit recht groben Abständen ausprobiert,
vielleicht habe ich einfach einen Peak verpasst oder er hat in diesem
Bereich keine Peaks.
Dass die Lautstärke wärend dem Betrieb geändert werden kann wäre auch
interssant (ich habe noch kein Gerät mit Piezo gesehen das das konnte)
ist aber in meinem Fall nicht nötig, da der Piezo nur gebraucht wird
wenn etwas schief läuft.
Als Signalgeber in der Wohnung verwende ich Piezo Schallwandler mit
Gehäuse. Ich steuer mit zwei I/O Pins an, die Lautstärke empfinde ich
bei Frequenzen im Bereich 1000-6000 Hz als ausreichend.
In Arbanduhren wird die Lautstärke mit einer Spule erhöht:
1
Vcc Vcc
2
| |
3
X |
4
X === Piezo
5
X |
6
| |
7
+------+
8
|
9
|/
10
Signal ----[===]---|
11
|\>
12
|
13
GND
Die Kapazität des Piezo ergibt zusammen mit der Induktivität der Spule
einen Schwingkreis. Die Resonanzefrequenz sollte iner der mechanischen
Resonanzfrequenzen des Piezo entsprechen. Wenn der Transistor mit der
richtigen Frequenz angesteuert wird, erhälst Du am Piezo eine Spannung,
die durchaus ein vielfaches von Vcc betragen kann.
Wenn Du zwei Pins nimmt, die auch als analoger Eingang verwendet werden
können und da die Pull-Ups aktivierst, kannst Du den Piezo Schallwandler
auch als Mikrofon verwenden - z.B. als Klatsch Schalter.
Alternative zum Piezo sind die deutlich kleineren Schallwandler mit
Elektromagnet. Die kannst Du direkt an den AVR anschließen. 50 Ohm
passen gut - der AVR geht durch Überlastung eines einzelnen Pins nicht
kaputt.
Die elektromechanischen Summer haben einen unangenehm schnarrenden Ton,
im Gegensatz zu dem Fast-Sinus des Piezos.
Der von mir oben erwaehnte Summer von Reichelt
ist als Piezo das Lauteste, was ich kenne,
zieht bei 5V- weniger als 5mA
hat eingebaute Ansteuerung,
Dauerton oder pulsierend,
und kostet nur € 1.50.
Was willst du mehr ?
J.
Stefan schrieb:> Das Gehäuse spielt in der Tat eine sehr grosse Rolle: Frei in der Luft> schwebend hört man nur ein feines Zischen doch sobald ich ihn an die> Gehäusewand drücke (wo er dann mal aufgeklebt wird) ist er schon> ordentlich laut, in etwa so wie ein Wecker - genau die Lautstärke die> ich eigentlich möchte.
Flächig Aufkleben ist falsch. Die Grundschwingung einer Piezo-Scheibe
sieht so aus, daß die Scheibe sich durchbiegt in ca die Form einer
Untertasse. Und das in beiden Richtungen. Von der Seite betrachtet:
| Ruhezustand
( Extremdurchbiegung in der einen
) und der anderen Richtung
Für maximalen Effekt sollte die Scheibe nur auf Knotenpunkten befestigt
werden (das sind Punkte, die beim Schwingen ihre Lage nicht ändern). Für
den o.g. Schwingungsmodus liegen diese Punkte auf einem Kreis bei ca.
2/3 des Radius. Die kanonische Methode ist ein Ring passenden
Durchmessers (wie gesagt: ca. 2/3 des Scheibendurchmessers) der mit
Silikongummi einmal ans Gehäuse und einmal an die Piezo-Scheibe geklebt
wird. Dann noch ein Loch ins Gehäuse und fertig. Das eingeschlossene
Volumen und Durchmesser/Länge des Schallaustritts bestimmen die
akustische Resonanz, die der Resonanz der Scheibe entsprechen sollte.
Siehe:
http://www.hs-buzzer.com/technology-piezo-buzzer.htmlhttp://homemadecircuitsandschematics.blogspot.de/2011/12/how-to-make-simple-piezo-buzzer-circuit.html
XL
