Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sirene mit Mosfet ansteuern


von P. F. (pfuhsy)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Sirene aus dem ABUS SG1800 ausgebaut versuche diesen mit 
einer PWM anzusteuern. Ich habe einen µC der mit einer PWM einen 
Transistor ansteuert der wiederum mit 12V den Gate des Mosfets BUZ11 
ansteuert. Dadurch wird die Sirene wird mit 12V-PWM angesteuert und 
hängt direkt an Drain ohne weitere Bauteile.

Gibt es den da Möglichkeiten die Sirene noch lauter zu machen als sie 
schon ist ?
Noch mehr an Bauteilen weglassen, die einen ordentlich Stromfluß 
behindern könnten, kann ich ja nicht mehr. Vielleicht noch einen anderen 
Mosfet der einen kleineren Rds_on hat ? Noch irgendwas ?

Gruss

von Falk B. (falk)


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@  P. F. (pfuhsy)

>ich habe eine Sirene aus dem ABUS SG1800 ausgebaut versuche diesen mit
>einer PWM anzusteuern. Ich habe einen µC der mit einer PWM einen
>Transistor ansteuert der wiederum mit 12V den Gate des Mosfets BUZ11
>ansteuert. Dadurch wird die Sirene wird mit 12V-PWM angesteuert und
>hängt direkt an Drain ohne weitere Bauteile.

Da fehlt wahrscheinlich die Freilaufdiode.

>Gibt es den da Möglichkeiten die Sirene noch lauter zu machen als sie
>schon ist ?

Mehr Spannung.

>behindern könnten, kann ich ja nicht mehr. Vielleicht noch einen anderen
>Mosfet der einen kleineren Rds_on hat ?

Wieviel Strom braucht deine Sirene? Der BUZ11 hat ~50mOhm und kann 
locker 10A schalten, das macht gerade mal 0,5V Spannungsabfall.

von TestX (Gast)


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Zeichne doch bitte mal einen Schaltplan...Transistor als Mosfet Treiber 
klingt schonmal falsch...

von Axel S. (a-za-z0-9)


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P. F. schrieb:
> ich habe eine Sirene aus dem ABUS SG1800 ausgebaut versuche diesen mit
> einer PWM anzusteuern.

Warum die PWM? Und was nennst du eigentlich "Sirene"? Das mechanische 
Ding mit dem Motor? Hmm wohl nicht, wenn ich "SG1800" google ...

> Gibt es den da Möglichkeiten die Sirene noch lauter zu machen als sie
> schon ist ?

Laß die PWM weg und schließ das Ding direkt an 12V an. Je nachdem was 
das denn nun wirklich ist, geht vielleicht auch mehr Spannung.

Angesichts der Größe des Kästchens und der angegebenen 600mA tippe ich 
auf einen Piezo-Schallgeber mit Resonanzgehäuse und eingebauter 
Elektronik die den Piezo bei der Resonanzfrequenz ansteuert. Der Piezo 
kann sicher mehr als 12V, die Elektronik womöglich nicht.

Und auch wenn diese Piezo-Teile gemessen an der Baugröße ordentlich 
Krach machen, an einen Druckkammerlautsprecher oder gar eine mechanische 
Sirene kommen sie nicht annähernd ran.

von P. F. (pfuhsy)


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Axel S. schrieb:
> Warum die PWM? Und was nennst du eigentlich "Sirene"? Das mechanische
> Ding mit dem Motor? Hmm wohl nicht, wenn ich "SG1800" google ...

Sorry, ich hab mich da falsch ausgedrückt. Mit Sirene meine ich 
eigentlich den Lautsprecher aus SG1800. Laut Anleitung hat das Teil 106 
dB / 1,5 - 1,8 kHz / 6 Ohm. Ich hatte an der Platine vom SG1800 mein Osi 
gehangen und eine 12V Rechteckspannug zur Anstuerung des Lautsprechers 
gesehen, wenn ich mich richtig erinnere. Jetzt funktioniert die Platine 
nicht mehr um das nochmal nachzuprüfen.

Falk B. schrieb:
> Mehr Spannung.
Ich hab nur 12V Akkuspannung bzw. 13,8V Ladespannung zur Verfügung.

> Wieviel Strom braucht deine Sirene?
Wenn ich nach Schaltplan mit PWM ansteuere, dann fliesst ca. 0,7A bei 
13,8V Vcc.

von P. F. (pfuhsy)


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Falk B. schrieb:
> Mehr Spannung.

Wie wird das denn bei Kfz-Endstufe gemacht, diese hat doch auch nur 12V 
Bordspannung zur Verfügung und da kommt ordentlich bums raus ?

von THOR (Gast)


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P. F. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Mehr Spannung.
>
> Wie wird das denn bei Kfz-Endstufe gemacht, diese hat doch auch nur 12V
> Bordspannung zur Verfügung und da kommt ordentlich bums raus ?

Die machen sich per Step-Up intern so grob 50-80V.

von P. F. (pfuhsy)


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Bleibt mir dann tatsächlich nur noch die Spannung per Stepup-Wander zu 
erhöhen ? Auf der originalen Platine hab ich nichts erkennen können was 
einen Wandler sein könnte. Die Bauteile auf der Rückseite waren meist 
OP's oder der gleichen.

Weitere Daten zu den Lautsprecher hab ich nicht gefunden. Ich vermute 
mal der hätte so 24W, wenn ich denn mit baugleichen vergleiche.

Wenn ich die Spannung sagen wir mal verdopple, wie kann ich denn 
sichergehen, dass der Lautsprecher nicht überlastet wird. Ein Hinweiß 
hab ich noch in der Anleitung gefunden. Stromaufnahme im Betrieb ca. 
1,6A, das wird doch zum größten Teil die Sirene sein, oder ?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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P. F. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Mehr Spannung.
>
> Wie wird das denn bei Kfz-Endstufe gemacht, diese hat doch auch nur 12V
> Bordspannung zur Verfügung und da kommt ordentlich bums raus ?

Als erste Eskalationsstufe verwendet man zwei Endstufen in Brücken- 
schaltung (BTL = bridge tied load). Das ergibt die doppelte Spannung = 
vierfache Leistung.

Als zweite Eskalationsstufe setzt man die 12V mit einem geeigneten 
DC-DC-Wandler hoch, bspw. auf +/-40V. Dann eine konventionelle Endstufe 
dahinter. Das Limit ist hier nur, wieviel Strom man den DC-DC-Wandler 
aus der Batterie saugen lassen will. So ca. ab 100A werden dann auch die 
Kabel langsam unhandlich ;)

von P. F. (pfuhsy)


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Axel S. schrieb:
> Als erste Eskalationsstufe verwendet man zwei Endstufen in Brücken-
> schaltung (BTL = bridge tied load). Das ergibt die doppelte Spannung =
> vierfache Leistung.

Bei den ganzen OP's auf der original Platine würde ich dazu Tippen.
Danke für den Tipp, ich gucke mir mal diese Varianten an.

Gibt es denn eine Möglichkeit nachzumessen oder nachzurechnen, welcher 
Strom bzw. welche Leistung ich in den Lautsprecher umsetzten kann, ohne 
das dieser sich in Rauch auflöst ?

von THOR (Gast)


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Das erfährt man normal beim Kauf des Lautsprechers. Wenn du die Angabe 
nicht hast, musst du anhand von Größe, Gewicht und Art des Lautsprechers 
"informiert schätzen".

von P. F. (pfuhsy)


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THOR schrieb:
> Wenn du die Angabe
> nicht hast, musst du anhand von Größe, Gewicht und Art des Lautsprechers
> "informiert schätzen".

Ok, ich habe folgene Anhaltspunkte:
- Der Aufdruck sagt: 6 Ohm Impedanz
- Multimeter sagt, ca. 6 Ohm Spulenwiderstand
Sollte dann doch ca. 8,5 Ohm Scheinwiderstand sein, Z² = R² + X².

- Auf der Seite von KEPO (Aufdruck auf dem Magneten) finde ich ein 
vergleichbares Model, http://www.kepo.com.tw/ppdtView.asp?nid=754, die 
sagt 15W Leistung
- Die ausgebaute Platine lieferte laut Ossi ca. +- 12V Rechtecktspannung

Wenn ich den Strom ausrechne ergibt das 1,4A, Ueff (12V) / Z(8,5 Ohm).
Das würde schonmal ungefähr zu der Stromaufnahme passen die in der 
Anleitung angegeben war.
Wie Leistung würde dann 16,8W ergeben, was wiederum ungefähr zu der 
Leistungsangabe auf der Homepwage passen würde.

Stimmt das was ich da rechne (lang ist es her), oder liege ich total 
daneben und die Werte passen nur gerade zufällig ?

von P. F. (pfuhsy)


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Keiner eine Ahnung ?

von P. F. (pfuhsy)


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Axel S. schrieb:
> Als erste Eskalationsstufe verwendet man zwei Endstufen in Brücken-
> schaltung (BTL = bridge tied load). Das ergibt die doppelte Spannung =
> vierfache Leistung.

Ich hatte mir mal eine Schaltung rausgesucht und ausprobiert, siehe 
Anhang. Solang ich eine positive und eine negative Spanunngsversorgung 
für den OP bereitstelle, hab ich an den Ausgängen tatsächlich eine 
gegenläufige Spannung, somit eine Spannungsverdopplung. Ich habe aber 
nur einen Akku und keine negative Spannung zur Verfügung. Somit werden 
die negativen halbwellen der Sinus einfach "abgeschnitten", siehe Bild. 
Gibt es dafür auch nen Trick ?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Das was du da hast, ist keine "Sirene", sondern ein Hornlautsprecher. 
Wie du auf der Herstellerseite siehst, hat der nur in einem engen 
Frequenzbereich richtig Dampf.

Die Platine (die du hast oder nicht und die noch funktioniert oder 
nicht) muß auf jeden Fall Tonerzeugung und eine Endstufe enthalten. Wenn 
dieser Teil funktioniert, wäre es wohl am Besten, den einfach weiter zu 
verwenden.

Wenn nicht, mußt du selber ran. Ein Sinus klingt zwar schöner, ein 
Rechtecksignal wird aber lauter. Für ersteres brauchst du eine 
NF-Endstufe wie z.B. TDA2003, für letzteres tut es ein komplementäres 
Paar mäßig starker Transistoren wie z.B. BD135/136. Die verbindest zu 
einem komplementären Emitterfolger, dem du über einen weiteren 
Transistor ein 12V Rechtecksignal fütterst. Etwa so:

1
+12V ----------*-------.
2
               |       | BD135
3
              1K   .-|<  
4
               |   |  e|  1000µF
5
               *---*   *----||---.
6
               |   |  e|   +     | 
7
 µC --[10k]--|<    `-|<         LSP 
8
              e|       | BD136   |
9
GND -----------*-------*---------´
10
            BC547

An der mit "µC" bezeichneten Stelle mußt du ein Rechtecksignal mit 
Logikpegel 5V oder 3.3V einspeisen. Dann sollte das Ding losquäken.

Falls es wider Erwarten nicht laut genug sein sollte, bau die Schaltung 
zweimal auf und hänge den Lautsprecher zwischen die Ausgänge. Den 1000µF 
Elko kannst dann weglassen. Die Eingänge mußt du mit invertierten 
Signalen beschicken. Wichtig: wenn Ruhe sein soll, beide Eingänge auf L 
legen. Falls du einen statisch auf L und den anderen statisch auf H 
schaltest, raucht dir der Lautsprecher ab.

Statt der Transistormimik kannst du natürlich auch eine Halbbrücke für 
Motorsteuerung nehmen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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P. F. schrieb:
> Gibt es dafür auch nen Trick ?

Koppelkondensator

von P. F. (pfuhsy)


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Danke schön. Ich werde das mal testen und berichte dann.
Das mit den Koppelkondensator verstehe ich nicht. Damit kann ich den 
Gleichspannungsanteil einer Mischspannung rausfiltern. Der OP wird aber 
mit einer reinen Gleichspannug +5V getrieben. Wie kann ich den damit 
eine negative Spannung erzeugen ?

von Achim S. (Gast)


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Am Ausgang des OPV hast du eine Mischspannung (die immer zwischen 0V und 
5V liegt). Wenn du davon den Gleichanteil abziehst (also am Kondensator 
ungefähr konstante 2,5V anliegen), dann ist die Spannung hinter dem 
Kondensator eine Wechselspannung, die von -2,5V bis +2,5V reicht. Die 
Amplitude der Spannung wird dadurch nicht größer, aber die Spannung wird 
symmetrisch zur Null.

von P. F. (pfuhsy)


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Hallo,

mit der Schaltung erreiche ich ca. 10V Spitze-Spitze, siehe Bild. Meiner 
Meinung ist das nicht lauter als wenn ich den Lautsprecher direkt an 12V 
und Drain des n-fets lege, wie in meiner Schaltung. Könnte man anstatt 
BD13x auch ein p- und n-fet verwenden ?

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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P. F. schrieb:
> mit der Schaltung erreiche ich ca. 10V Spitze-Spitze, siehe Bild.

Ja, das ist zu erwarten.

> Meiner
> Meinung ist das nicht lauter als wenn ich den Lautsprecher direkt an 12V
> und Drain des n-fets lege, wie in meiner Schaltung.

Das ist korrekt. Allerdings fließt in der Einfach-Schaltung ein DC-Strom 
durch den Lautsprecher. Das ist auf Dauer nicht gut.

> Könnte man anstatt BD13x auch ein p- und n-fet verwenden ?

Ja. Aber man würde eine andere Schaltung nehmen. Als Sourcefolger 
geschaltet würden MOSFET die Spannung (genauer: die Aussteuerbarkeit) zu 
sehr vermindern. Die Schaltung der Wahl wäre die gleiche wie für einen 
CMOS-Inverter [1].

Allerdings ist es dann essentiell, daß man diese Endstufe am Eingang mit 
Pegeln sehr nahe an GND bzw. 12V ansteuert. Ein offenlassen des Eingangs 
sollte man sich tunlichst verkneifen. Dann würden beide MOSFET gleich- 
zeitig durchsteuern und die 12V Versorgung praktisch kurzschließen. Die 
anfallende Verlustleistung würde die MOSFET zerlegen.

[1] 
https://de.wikipedia.org/wiki/Complementary_metal-oxide-semiconductor

von P. F. (pfuhsy)


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So. Hat etwas gedauert, musste mir noch ein paar Transistoren besorgen. 
Wenn ich die Schaltung 2 mal aufbaue, ist es aufjedenfall deutlich 
lauter. Laut Oszi messe ich jetzt ca. 20Vpp. Mein Netzteil sagt bei 12V 
Versorgungsspannung ca. 0,7A. Wie kann ich denn jetzt die Leistung am 
Lautsprecher ermitteln. Sind das einfach 20V * 0,7A ??? Kann sein, dass 
das eine blöde Frage ist, jedoch taste ich mich gerde an die analoge 
Elektronik langsam heran.

: Bearbeitet durch User
von THOR (Gast)


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20V*700mA ist der Stromverbrauch deiner Schaltung, da du den 
Wirkungsgrad nicht kennst, kennst du auch die Leistung des Lautsprechers 
nicht.

Du müsstest Spannung und Strom direkt am Lautsprecher messen.

von P. F. (pfuhsy)


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Ok danke für den Hinweiß.
Wenn ich die Schaltung mit 5V aus meinen Funktionsgenerator betreibe, 
kommt ein recht sauberes Signal aus dem Lautsprecher. Um eine Spannung 
direkt am Lautsprecher messen zu können, musste ich das Netzteil vom PE 
trennen und das PWM-Signal aus meinen µC holen, sonst hätte ich immer 
gegen Masse gemessen. Doch das klingt schon grausig im vergleich zum 
Funktionsgenerator. Woran kann das liegen, das ist doch eigentlich das 
selbe PWM-Signal ?

von P. F. (pfuhsy)


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Hat keine eine Antwort dadrauf ?

von stromtuner (Gast)


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Wieviele Kanäle hat dein "oszi"?
Kanal1 an den linken Draht vom Lsp den kanal2 an den rechten Draht und 
dann Differenz bilden.
Du hast Die Massen beider Schaltungen verbunden?
Bau auf jeder Seite zum Lsp hin einen 1000µF Kondensator hin, Pluspol an 
den Ausgang.
Hast du dem OPV eine Halbe Betriebsspanung als Referenz zur Verfügung 
gestellt?

StromTuner

von stromtuner (Gast)


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Es gibt wirklich Leute, die noch nie mit 12, 13, 14 eine Fahrradsirene 
gebastelt hatten.. :)

StromTuner

von stromtuner (Gast)


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einfache Schaltung aus 2007:
Beitrag "Re: Polizeisirene"

StromTuner

von stromtuner (Gast)


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etwas komplizerter, aber richtig laut aus 2005:
Beitrag "Re: Polizeisirene mit Mega8"

Im Moment ist eine kleine Pioneer-Endstufe mit 2x75Watt in BTL verbaut, 
dort ein 200Watt/11Ω "BKA"Druckkammersystem angeschlossen.
Signal vom µC auf Chich-Pegel herunter geteilt und im Frequenzgang 
beschnitten.

StromTuner

von stromtuner (Gast)


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Dein "lautsprecher" dürfte um die 20Watt herum haben und darf KEINEN 
bass abbekommen!!!
Also Die Koppelkondensatoren einbauen und im Wert aufpassen: maximal 
150µF auf beiden Seiten.
2xPi()xRxC ≙ 300Hz
1/(2x3.14x6x?) ≙ 300 ≈88µF x 2 =160µF -->150µF
Mein Lautsprecher ist zwar da schon beachtlich größer, für den gilt 
jedoch dasselbe...

StromTuner

von P. F. (pfuhsy)


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stromtuner schrieb:
> Wieviele Kanäle hat dein "oszi"?
> Kanal1 an den linken Draht vom Lsp den kanal2 an den rechten Draht und
> dann Differenz bilden.

Zwei. Super, das funktioniert gut. Danke für den Tipp.

stromtuner schrieb:
> Du hast Die Massen beider Schaltungen verbunden?

Ja. Beide werden von den selben Netzteil versorgt.

stromtuner schrieb:
> Bau auf jeder Seite zum Lsp hin einen 1000µF Kondensator hin, Pluspol an
> den Ausgang.

Die Kurven sehen ziemlich identisch aus. Ich hab das mit Kondensator und 
ohne probiert. Einmal aus dem Funktionsgenerator angesteuert und einmal 
eine PWM auf den µC. Aus dem µC hört sich das deutlich schriller an. 
Woran liegt das ?

stromtuner schrieb:
> Hast du dem OPV eine Halbe Betriebsspanung als Referenz zur Verfügung
> gestellt?

Ich hab kein OPV ? Ich hab die Schaltung von "Axel Schwenke" 2x 
aufgebaut, und einen steuere ich invertiert an.

stromtuner schrieb:
> Es gibt wirklich Leute, die noch nie mit 12, 13, 14 eine Fahrradsirene
> gebastelt hatten.. :)

Ich gehöre auch dazu.

stromtuner schrieb:
> Also Die Koppelkondensatoren einbauen und im Wert aufpassen: maximal
> 150µF auf beiden Seiten.

Meinst du anstatt den 1000µF ???

von P. F. (pfuhsy)


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P. F. schrieb:
> Meinst du anstatt den 1000µF ???

Ich hab das ganze mal mit 100µF versucht, trotzdem hört sich die PWM vom 
µC deultich anders an und die Kurve sieht auch fast idetisch zu den 
andere aus. Hast jemand einen Rat ? Wie könnte ich die Leistung noch 
etwas steigern ?

von P. F. (pfuhsy)


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Wenn ich die Schaltung mit einen Lastwiderstand betreibe, sieht die 
Kurve so aus wie die aus der originalen Schaltung. Soweit ich mich 
erinnern kann war das ein ziemlich "sauberes" Rechtecktsignal mit ca. 
+12V/-12V. Leider weiß ich gar nicht mehr, ob der Lautsprecher dabei 
angeschlossen war oder ich im Leerlauf gemessen habe. Durch den 
Lautsprecher in meiner Schaltung hab ich eine Induktivität und eine 
stärkere Belastung, was sich in der Veränderung der Kurve 
wiederspiegelt, kann ich noch nachvollziehen.

Ich hab dazu noch ein paar Fragen:
Wie bekomme ich den Ausgang so verbessert, dass das doch wieder eher als 
Rechteckt aussieht ?
Ich könnte mir vorstellen, durch andere Transistoren, an den vielleicht 
weniger Spannung an der Kollektor-Emitter-Strecke abfällt, könnte ich 
mehr Leistung aus der Schaltung holen, da so den Lautsprecher mehr 
Spannung zur Verfügung steht. Sehe ich das so richtig ?
Warum klingt der Lautsprecher mit der PWM aus dem µC anders, als aus dem 
Funktionsgenerator ? Die Ausgangskurve der Schaltung sieht ziemlich 
gleich aus.

Hat jemand Erfahrung damit ???

Gruss

: Bearbeitet durch User
von P. F. (pfuhsy)


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Hat keiner Lust mir zu helfen ?
Ich hab es jetzt mal eine H-Brücke probiert. Hier ist der Kurvenverlauf 
mit Lautsprecher eine saubere Rechteckwechselspannung und der ist 
richtig laut. Danke nochmal für den Tipp.

Ich hab zwar hier eine saubere Spannug an der Last, aber trotzdem hört 
sich der Lautsprecher anders an, wenn die PWM vom µC kommt. Wenn ich mir 
die PWM vom µC genauer angucke, sehe ich, dass die Frequenz nicht stabil 
läuft und sich ständig um ein paar kHz ändert. Wenn ich das richtig 
rechne sind das +-20kHz. Das könnte die unterschiedliche Aktustik 
erklären. Naja somit wäre ich beim Softwareproblem.

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