Forum: HF, Funk und Felder Verstärkerschaltung für 1,7MHz Signal


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von Petr t. (vicon)


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Hallo,

ich hoffe ich bin im richtigen Sub-Bereich.
Ich habe eine Frage zu einer Verstärkerschaltung.
Für eine Experiment benötige ich ein 1,7MHz Signal, das konnte ich 
erfolgreich mittels VCO des CD4046 erzeugen.
Nun habe ich ein Piezo an den Ausgang angeschlossen und mit einem Poti 
die Frequenzen abgefahren (Hurra, ich höre noch 19kHz ;) ), das 
funktioniert also und das Signal kann verändert werden, nun habe ich 
einen Transistor mit Vorwiderstand an geschlossen um das Signal zu 
verstärken, doch es funktioniert nicht, am Transistor angeschlossen 
kommen keine 0,7V an und das Piezo am Transistor bleibt stumm.
Jetzt die Frage, was muss ich machen, um das Signal Stabil zu bekommen 
und damit Ultraschallgeber ansteuern zu können?

Hoffe auf hilfreiche antworten :)
Bitte komplexere Vorgänge erklären, komme nicht aus dem 
Audio/Verstärkerbereich sondern eher aus dem Schaltungsbereich und 
Stepup/down etc.

Schonmal danke :)

von Pandur S. (jetztnicht)


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Welcher Verstaerkungsschaltung hast du denn verwendet, und wonit 
gemessen ?
Bei 1.7MHz hoert man nicht mehr viel..

von Petr t. (vicon)


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Sapperlot W. schrieb:
> Welcher Verstaerkungsschaltung hast du denn verwendet, und wonit
> gemessen ?
> Bei 1.7MHz hoert man nicht mehr viel..

Ich habe an Pin 11 ein Poti gen GND geschaltet und einen Kondensator 
zwischen Pin 6-7. Am Pin 4 erhalte ich das Ausgangssignal.
Gemessen habe ich mit einem Oszi, aber ich habe da 2 symmetrisch zu 
einander liegende Signale gemessen. Beide Signale lagen in gewissen 
abstand zu einander entfernt. Sobald ich jedoch den Transistor 
angeschlossen hatte, kamen sich beide sehr nahe.

Die 1.7 MHz konnte ich nicht hören ;)
Aber bis 19kHz konnte ich erfolgreich die Frequenz mit dem Poti 
einstellen, auf die 1,7Mhz bin ich dann mittels Multimeter gekommen.

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Hallo Petr,
erste Frage: Soll die Frequenz variabel oder fest sein?
Bei fester Frequenz würde ich einen Quarzoszillator oder (falls eine 
Drift von 0,1 % erlaubt ist) einen LC- Oszillator vorschlagen.
Stichworte: Wikipedia: Oszillatorschaltungen. Hier findet man die 
gebräuchlichsten Schaltungsvarianten, auch mit Transistoren bzw. FET's.

Im anderen Fall, also bei variabler Frequenz, kann man einen 
Drehkondensator oder eine Kapazitätsdiode (Varikap) innerhalb des 
Oszillators einsetzen.

Wenn die Frequenz digital einstellbar sein soll, gibt es noch viele 
andere Möglichkeiten...

von Petr t. (vicon)


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Hallo Wolfgang,

die Frequenz einstellbarkeit mache ich über das Poti, das ist nicht so 
ganz kritisch, da ich experimentieren möchte, welche Frequenz besser 
geeignet ist.
Mein Problem ist, das ich nicht weiß wie ich das Signal verstärkt 
bekomme.

von Henrik V. (henrik_v)


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Wie willst Du den US-Geber ansteuern? Dauerstrich oder mit Pulsen?
Wenn Pulse, wie lang oder kurz, welche Einschwingzeit?

Hat der US-Geber bei ~1.7MHz seine Eigenresonanz??

Welche Amplitude willst Du erreichen?
(Datenblatt des US-Gebers vorhanden?)

von Petr t. (vicon)


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Das möchte ich noch herausfinden.
Ich möchte gerne sowas wie hier im Video bauen:
https://www.youtube.com/watch?v=TJi9qvlk9cs

Ich konnte dazu leider keine gute dokumentation finden, und kam nur auf 
umwegen auf die 1,7Mhz Frequenz.
Die Ultraschallgeber die ich gekauft habe sind diese hier:
Ebay-Artikel Nr. 232080961364

Laut angabe: 2.Resonance Frequency:1.70MHz

Ich hoffe es hilft :)

von heavybyte (Gast)


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Wenn du nur verstärken willst, eignet sich dafür am besten ein 
Linear-Verstärker.
Selbige sind sehr einfach mittels Ferriten aufzubauen.

Bevor man aber konkret zu einer Schaltung greift, sollte man erstmal 
fesstellen: Wie gross ist das Eingangssignal, sprich zu verstärkende 
Signal?
Wie hoch soll die Verstärkung sein, sprich wie hoch das Ausgangssignal?
Welche Betriebsspannung steht zur Verfügung?
Zuletzt, wie gross soll die Bandbreite sein, sprich Frequenzgang von 
bis?

Gruß

von Petr t. (vicon)


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Also bei einer Vcc von 11-12V kamen um die 5V am Ausgang raus, aber 
sobald ich den Transistor mit 5k Vorwiderstand dran hatte, wars das, 
signal spannung viel von 5V runter auf unter 0,6V da macht der 
Transistor nichts mehr. Ich habe mir über die Verstärkung noch keine 
Gedanken gemacht, meine Idee ist das ein Transistor mit dem Signal 
gespeist wird und dieser das Piezoelement mit 1,7Mhz schaltet, damit es 
zu der "verneblung" des Wassers kommt. Ich weiß nicht wie weit da die 
Bandbreite für die Frequenz wichtig ist O.o

von Axel R. (Gast)


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Product Introduction:
1.Specification:20*1.2mm
2.Resonance Frequency:1.70MHz
3.Resonance Impedance:<2 ohm
4.Coupling Coefficient:>52 %
5.Static Capacitance:1800pF
6.Atomization Amount:<380ml/h
7. Voltage: 12V

Ich fürchte, mit einem einfachen Transistor (bin nicht sicher, wie Du 
ihn angeschlossen hast) wird der Piezo nicht richitg arbeiten können.
Der Transistor wird in Emitterschaltung viel zu langsam sein.
Du könntest dem Piezo eine Spule parallel schalten.

Den Ausgang des 4060 mit einem Emitterfolger erst einmal niederohmig 
machen und dem folgend einen Transistor, welcher nicht im 
Sättigungsbetrieb arbeitet, aber etwas verstärkt, nachschalten. Dem 
folgend, eine halbbrücke aus NPN-PNP und dort dann auf den Schwingkreis 
aus einer 4.7 (4.87)µH Spule und 1800pF(Piezo). Am Schwingkreis 
entstehen dann sehr hohe Spannungen. aufpassen!

Ohne Schaltung ist's irgentwie blöd. merkste auch ;) ?

Die Spule musst Du Dir so ausrechnen, das bei 1.7Mhz Resonanz entsteht.
Da gibt es genug Tools und die Thomsonsche Schwingungsgleichung.



StromTuner

von heavybyte (Gast)


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So wie du schreibst, mit Verlaub, hast du keinen blassen Schimmer wie 
man sowas anpackt. Das meine ich nicht negativ, sondern will dir helfen.
Du stocherst nur im Nebel, leider aber nicht im Ultrasonic-Nebel.

Es gibt tausendfach fertige Hardware für dein Vorhaben, da passt alles 
zueinander und kostet nur kleines Geld: 
Ebay-Artikel Nr. 272433959676

guggel einfach mal nach Ultrasonic Generator, da kommen tausende 
Vorschläge.

Gruß

von Axel R. (Gast)


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Ich hatte zwischendurch auch mal google angeworfen und hier im Forum 
gesucht.
Da gibte "in der Taat" einiges an Vorschlägen.

StromTuner

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ein resonanter Piezo muss auf der Resonanzfrequenz angesteuert werden, 
nicht mit einem Poti oder irgendwie mit einem Quarz oder sonstwas.

Weshalb sollte ein Transistor einen Vorwiderstand benoetigen ? Was fuer 
ein Transistor, in welcher Schaltung.

von Petr t. (vicon)


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Axel R. schrieb:
> Ohne Schaltung ist's irgentwie blöd. merkste auch ;) ?

Wenn du mir eine Grobe Zeichnung geben würdest wäre das sehr hilfreich 
;)
ist der Spulentyp egal?
Halbbrücke PNP/NPN ? warum nicht nur einen von beiden?

heavybyte schrieb:
> So wie du schreibst, mit Verlaub, hast du keinen blassen Schimmer
> wie
> man sowas anpackt. Das meine ich nicht negativ, sondern will dir helfen.
> Du stocherst nur im Nebel, leider aber nicht im Ultrasonic-Nebel.
>
> Es gibt tausendfach fertige Hardware für dein Vorhaben, da passt alles
> zueinander und kostet nur kleines Geld:
> Ebay-Artikel Nr. 272433959676
>
> guggel einfach mal nach Ultrasonic Generator, da kommen tausende
> Vorschläge.
>
> Gruß

Naja, schimmer habe ich schon, aber ich habe es mir einfacher 
vorgestellt als es offensichtlich ist.
Mit einem NE555 kann den Ausgang direkt an einen Transistor hängen und 
die Frequenz zb. visuell über LED´s sichtbar machen. Hier wäre wohl die 
Spule für die Resonanz wichtig, habe aber mit sowas keine Erfahrung.
Danke für den Link, aber den kenne ich schon, der bringt leider nur 
40kHz, was zu niedrig ist.
Ich möchte auch nicht unbedingt etwas fertiges, sondern selbst 
experimentieren und meine Ergebnisse teilen :)
Ich könnte mir jetzt auch so ein fertiges teil als Wasserzerstäuber 
kaufen und dann reverse engineering mäßig das nachbauen.

Axel R. schrieb:
> Da gibte "in der Taat" einiges an Vorschlägen.

Habe ich auch was gefunden
Beitrag "2 MHz erzeugen mit LM555"
Da ist das ein ähnlicher Fall, dafür könnte ich den TS555C probieren
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/45/d5/c6/11/46/d3/4b/a3/CD00000893.pdf/files/CD00000893.pdf/jcr:content/translations/en.CD00000893.pdf

Aber die Frage bleibt, wie muss ich die Schaltung aufbauen, damit ich 
das Signal vom Ausgang des CD4046 an den Transistor gebe? oder wäre es 
besser den OPV im IC selbst zu verwenden? Habe OPVs schon immer gehasst 
:/ bzw mich nicht mit denen anfreunden können.

von Axelr. (Gast)


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Sowas in der Art, habe jetzt nichts hier zum malen. Kann man als 
Einstieg hier weiter diskutieren.
Die Spule muss bei 1-5Mhz gut spielen. Speicherdrosdeln gehen nicht, 
nicht die üblichen jedenfalls. Die gehen nur bis 500khz.

von Petr t. (vicon)


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Axelr. schrieb:
> Sowas in der Art, habe jetzt nichts hier zum malen. Kann man als
> Einstieg hier weiter diskutieren.
> Die Spule muss bei 1-5Mhz gut spielen. Speicherdrosdeln gehen nicht,
> nicht die üblichen jedenfalls. Die gehen nur bis 500khz.

ok, verstehe ich richtig, die NPN Schaltung nach dem Ausgang scheint 
sowas wie ein Vorverstärker zu sein und der nachfolgende NPN/PNP Teil 
ist der Treiber für die Spule/Piezoelement?

von Axel R. (Gast)


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Man muss jetzt natürlich die gegenkopplung im Emitter des 2ten 
Transistors so auslegen, das dieser nicht sättigt, die basiswiderstände 
so dimensionieren, das alles passt, usw.
Soll ja auch nur das Prinzipp darstellen. Ich würde auch alles zweimal 
aufbauen und vom 2ten Transistor am Kollektor und Emitter abgehen und 
den Piezo von rechts und links befeuern.
Muss man halt schonmal gemacht haben. Ist zwar fast noch NF, aber nur 
fast.


StromTuner

von Axel R. (Gast)


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Wie sah jetzt gleich deine Anschaltung aus, die NICHT funktionierte?
Mal mal auf, bitte...

StromTuner

von Petr t. (vicon)


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Hallo Axel,

ich bin derzeit etwas mit anderen Sachen beschäftigt (Arbeit, etc..),
daher kann ich das erst in einer Woche das schicken können :(

von my2ct (Gast)


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Petr t. schrieb:
> ich hoffe ich bin im richtigen Sub-Bereich.

Mmmh,

in Zeiten wo Taktfrequenzen von CPUs um einen Faktor 2000 höher sind und 
Funktechnik locker bis in den 100GHz-Bereich geht, fallen die 1.7MHz 
fast in den Gleichspannungsbereich, i.e. übliche Analogtechnik ...

von Petr t. (vicon)


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my2ct schrieb:
> übliche Analogtechnik

Persönliche Erfahrung, im Analog Elektroniksub ist man nicht so 
freundlich^^

von Microwave89 (Gast)


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Petr t. schrieb:
> Für eine Experiment benötige ich ein 1,7MHz Signal, das konnte ich
> erfolgreich mittels VCO des CD4046 erzeugen.

Ich ahnte schon beim Lesen von "1.7MHz", worum es sich handelt.
Ultraschall-Transducer sind supercool, habe auch kürzlich damit hantiert 
mit mässigem Erfolg.
Worum geht es also? Kurz: Bei etwa 1.7 MHz müssen 35 W erzeugt werden.
Die Verwendung eines CD4046 ist meiner Meinung nach nur in Kombination 
mit einer sogenannten Class E-Endstufe sinnvoll, weil Hardswitching bei 
1.7 MHz schon deutliche Verluste gibt im Gegensatz zu deinen paar 100 
kHz aus dem SMPS-Bereich.
Nimm als Entstufe einen MOSFET, z.B. IRF740.
Wie meine Vorredner erwähnt haben, solltest du in diesem Fall die 
Klemmenkapazität 1.8 nF mit einer Seriespule von 4...5 e-6 H 
kompensieren. Das Ganze schaltest du dann mit 1.7 MHz im Class 
E-Betrieb.

Alternativ - und das ist, was mir den ersten Nebel beschert hat - kannst 
du einen Royer-Converter mit MOSFETs aufbauen (Stichwort "Mazzilli 
ZVS").
Zur schnellen Gateladung der MOSFETs schaltest du dort beiden 
Entladedioden einen 1 nF-Kondensator parallel. Der Lastschwingkreis ist 
z.B. ein 47 nF-FKP1-Kondensator und ein ca. 1 dm-Ring aus 
8mm-Kupferrohr.

Schliesse die Schaltung an eine so hohe Spannung an (etwa 30 V) bis die 
Gatesignale 20 V erreichen. Bei höherer Spannung clippen die Zenerdioden 
das Signal und die Schaltung schwingt nicht mehr sauber(!).
An deinen Transducer hängst du einfach mal ein 1 dm-Drahtring aus z.B. 1 
mm-Kupferdraht und näherst dich mit dem Ring dem Lastschwingkreis. 
Sollte bei einiger Entfernung einen deutlichen Pickel auf dem Wasser 
geben, und bei weiterer Annäherung Wasser in die Luft schleudern und 
dann Wasser zu zerstäuben beginnen.

Viel Spass und Erfolg! :)

Freundliche Grüsse
Microwave89

P.S. Warum mässiger Erfolg?
Eine ZVS auf 1.7 MHz mit HGTG20N60B3D-IGBTs und UF5408-Entladedioden ist 
nicht ganz einfach mit hohem Wirkungsgrad zu bauen. Hat zwar genebelt, 
aber die IGBTs wurden trotz Kühlkörpern sehr schnell sehr heiss.
Mangels IRF740-MOSFETs wurde das Ganze erstmal vertagt.

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