Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hydrophon basteln


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von Uhu U. (uhu)


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Ich möchte mir aus einer kleinen Mikrophon-Platine ein Hydrophon 
basteln.

Auf der Platine ist eine Elektret-Mikrophonkapsel und zwei OpAmps, der 
eine für den Analoausgang, der andere für eine digitale Pegelerkennung. 
Letztere brauche ich nicht.

Außerdem sind auf der Platine 2 SMD-Trimmpotis zum Einstellen der 
Verstärkung und des Pegels, bei dem der Digitalausgang schalten soll.

Meine Idee ist nun, die Platine in weiches 2K-Silikon einzugießen, um 
sie wasserdicht zu machen. (Das Kabel wird vorher mit einem Haftprimer 
behandelt, damit die Sache wasserdicht wird.)

Ist weiches Silikon dazu geeignet? Übersteht die Mikrofonkapsel das 
Eingießen?

von Martin S. (sirnails)


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Uhu U. schrieb:
> Ist weiches Silikon dazu geeignet? Übersteht die Mikrofonkapsel das
> Eingießen?

Da Du dann auf Körperschallübertragung setzen musst, würde ich den 
Eingang einfach abkleben. Schwierig wird dann eher, die Potis noch 
einzustellen, wenn das Ding vollvergossen ist. Das Resonanzverhalten ist 
kaum vorhersagbar. Ob eine weiche, oder harte Vergussmasse besser ist, 
musst Du empirisch ermitteln.

von Bernhard S. (gmb)


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Wasser hat etwa eine um den Faktor 3600 höhere Schallkennimpedanz 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Schallkennimpedanz), d.h. das Verhältnis 
zwischen Schallschnelle und Schalldruck ist gänzlich anders als in Luft.

Ein Kondensatormikrofon reagiert auf Luftbewegungen ... die Bewegungen 
des Wassers sind aber um den Faktor 3600 geringer, im Wasser überträgt 
sich der Schall v.a. durch Druckschwankungen.

Einfach ein Mikrofon eingießen wird sehr suboptimal sein, man muss eher 
einen "Drucksensor" realisieren anstelle eines "Bewegungssensors".

Vielleicht eher einen Piezo auf die Innenseite eines wasserdichten 
Plastikgehäuses kleben? Das Plastikgehäuse verbiegt sich durch die 
Druckschwankungen, und der Piezo reagiert auf Verbiegungen.

Es gab mal einen Artikel im Funkamateur dazu, ich glaube von Sander, der 
macht gerne mal Artikel abseits des Alltäglichen, ich lese seine Artikel 
immer sehr gerne.

von Uhu U. (uhu)


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Martin S. schrieb:
> Da Du dann auf Körperschallübertragung setzen musst, würde ich den
> Eingang einfach abkleben.

Was meinst du damit?

von Martin S. (sirnails)


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Uhu U. schrieb:
> Martin S. schrieb:
>> Da Du dann auf Körperschallübertragung setzen musst, würde ich den
>> Eingang einfach abkleben.
>
> Was meinst du damit?

Plaschtig drauf bappen und dann eingießen.

von R. M. (Gast)


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Für Telefone/Türsprechstellen gibt es witterungsbeständige Lautsprecher 
mit Kunststoffmembran. Diese sind auch oft hochohmiger, was für die 
Anwendung als Mikrofon, von Vorteil ist.
Bei geringer Wassertiefe, wäre es einen Versuch wert, den Lautsprecher 
in einem geschlossenen Gehäuse, mit internen Lufvolumen zu testen, bei 
größerer Tiefe müsste man für Druckausgleich sorgen, ohne einen 
akkustischen Kurzschluss zu erzeugen. Z.B. einen Ballon, der dem 
Aussendruck ausgesetzt ist, über langen, dünnen Schlauch.

Eidt:typo

von Purzel H. (hacky)


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Falls es um ein Hydrophon geht, und nicht um ein wasserdichtes 
Mikrophon..

http://www.aquarianaudio.com/h2a-xlr-hydrophone.html

Die Performance eines solchen Geraetes ist schon noch etwas von einem 
eingegossenen Mikro entfernt. Vom Frequenzgang erst mal zu schweigen.

von Stefan M. (derwisch)


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Theoretisch müsste sich eine Piezoscheibe gut eignen.

Das entscheidende ist der Aufbau als "Druckempfänger", d.h. hinter der 
Membran muss ein luftdicht abgeschlossenes Volumen sein.


Die Piezoscheibe könnte z.B. auf die Öffnung einer Filmdose geklebt 
werden.
Die silbrige Anschlussseite natürlich innen.
Dort könnte man auch einen Impedanzwandler einbauen.

Elektretkapseln sind Druckgradientenempfänger ( nicht Luftdicht ).

So ein Mikrofon würde im Wasser versagen, da die Schallgeschwindigkeit 
sehr hoch ist.
Es würde also schon bei sehr hohen Frequenzen ein Druckausgleich 
stattfinden, der eine Membranbewegung verhindert. Akustischer 
Kurzschluss...

Die Membran eines echten Druckempfängers folgt allen Druckverhältnissen, 
auch für die Dauer der Einwirkung ( Barometerdose ).

Da die Auslenkung der Membran im Wasser eher gering ist ( wurde oben 
schon im Thread erwähnt ) vermute ich, dass eine Piezoscheibe hier 
effektiver ist.
Piezos benötigen auch nur sehr geringe ( mechanische ) Amplituden, um 
ordentlich Spannung zu erzeugen.
Da sie hochohmig sind braucht man bei langen Leitungen den 
Impedanzwandler.

Ist aber nur ein Gedankengebilde. Villeicht liege ich auch falsch.

von Uhu U. (uhu)


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Stefan M. schrieb:
> Es würde also schon bei sehr hohen Frequenzen ein Druckausgleich
> stattfinden, der eine Membranbewegung verhindert.

Wenn die Mikrofonkapsel eingegossen ist, wäre der Druckausgleich für den 
Raum hinter der Elektretfolie unterbrochen, es würde also ein 
Drucksensor.

> Piezoscheibe

Meinst du diese Dinger, die in allen möglichen Geräten als Buzzer 
eingesetzt werden?

von Elektrickser (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Einfach ein Mikrofon eingießen wird sehr suboptimal sein, man muss eher
> einen "Drucksensor" realisieren anstelle eines "Bewegungssensors".

Kugelmikrofon. Kugelcharakteristik ist Druckempfänger. Keine Nieren 
nehmen. Elektretmikros sind ungeeignet wegen der Impedanz.

von Torsten K. (Firma: TOKA) (avantasia)


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Gurggle mal nach "DIY Hydrophon" und Du findest viele Ideen das gut zu 
verpacken.

von Harald W. (wilhelms)


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Uhu U. schrieb:

> Meinst du diese Dinger, die in allen möglichen Geräten als Buzzer
> eingesetzt werden?

Gibts keine deutschen Summer mehr?
Ich dachte ein Buzzer ist so ein Druckknopf, auf
den man bei Quizsendungen mit der Faust draufhaut.

: Bearbeitet durch User
von Uhu U. (uhu)


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Welche Spannung kann man denn von einem Piezo-Element erwarten, das als 
Mikrophon benutzt wird?

Mein Recorder liefert eine Phantomspannung von 2 V - wenn man damit den 
Vorverstärker betreiben könnte, ware das natürlich optimal. Kann mir 
jemand einen Tipp für eine geeignete Schaltung geben?

von R. M. (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Mein Recorder liefert eine Phantomspannung von 2 V - wenn man damit den
> Vorverstärker betreiben könnte, ware das natürlich optimal. Kann mir
> jemand einen Tipp für eine geeignete Schaltung geben?

Da die Piezoscheibe relativ hochohmig (zummindest im interessanten 
Frequenzbereich) sein dürfte, würde sich anbieten, mit der 
Speisespannung einen J-Fet aus einem Elektretmikrofon zu versorgen, die 
Piezoscheibe an den FET, zwischen G und S zu schalten, so wie vorher die 
Elektretkapsel. Sollte dabei die Ausgangsspannung zu groß werden (der 
FET wirkt ja so als Spannungsverstärker), kann die Scheibe auch zwischen 
G und D, dann wirkt der FET nur als Impedanzwandler.

von Teo D. (teoderix)


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Hier wie man das verpacken könnte.
http://www.gunook.com/unterwasser-mikrofon-hydrophone/

Ein Piezokristall müsste aber vor zu viel Druckschwankungen geschützt 
werden. Das Zeug bricht schnell. Da direkt mit Wasser darangehen würde 
ich nicht, ein geeigneteres Medium zwischen schalten, wäre sicher nötig.

von Uhu U. (uhu)


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Teo D. schrieb:
> http://www.gunook.com/unterwasser-mikrofon-hydrophone/

Das hatte ich auch schon gefunedn - von der "Lösung" mit dem Pflanzenöl 
halte ich allerdings nichts.

Teo D. schrieb:
> Da direkt mit Wasser darangehen würde
> ich nicht, ein geeigneteres Medium zwischen schalten, wäre sicher nötig.

Dann hat man das Problem mit der Ankopplung ans Wasser gleich doppelt: 
Wasser -> "Medium" -> Sensor.

Ich will das Teil nicht sonderlich tief versenken.

: Bearbeitet durch User
von Teo D. (teoderix)


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Uhu U. schrieb:
> Ich will das Teil nicht sonderlich tief versenken.

Mit Schaumstoff o.ä. hinterlegen, statt nur Luft!?



[OT]
Uhu U. schrieb:
> Dann hat man das Problem mit der Ankopplung ans Wasser gleich doppelt:
> Wasser -> "Medium" -> Sensor.

Bei den Profis soll da Holz ziemlich vorne liegen. :)
(Steht so in Wikipedia)

von Uhu U. (uhu)


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Teo D. schrieb:
> (Steht so in Wikipedia)

Wo?

von Torsten K. (Firma: TOKA) (avantasia)


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Schaut mal unter zachpoff.com

Der gute Mann hat etliche Experimente gemacht unter anderem auch zu 
Piezo Mikrofonen inkl. kleinem Vorverstärker. Aber auch zum Thema 
Hydrophon gibt es zwei Seiten bei Ihm untervder Rubrik "Resources - 
Field Recording"

Have fun...

von Teo D. (teoderix)


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Uhu U. schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> (Steht so in Wikipedia)
>
> Wo?

Nich wirklich, hab da wohl Infos von 2-3 Seiten verwürfelt. :/

von nachtmix (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Ist weiches Silikon dazu geeignet? Übersteht die Mikrofonkapsel das
> Eingießen?

Probier es einfach aus, dann weisst du es.
Ich erwarte allerdings nicht, dass du viel Freude damit haben wirst.
An der Grenzfläche Luft-Wasser bzw. Luft-Kunststoff wird viel Energie 
reflektiert.
Das führt zu schlechter Empfindlichkeit und Resonanzen im Frequnzgang.

Nehezu ideal an den Schallwellenwiderstand von Wasser angepasst und 
daher auch für breitbandige Wandler verwendbar sind piezoelektrische 
Kristalle aus Lithiumsulfat.
 Eine kommerzielle Quelle dafür ist mir nicht bekannt, aber da dieses 
Salz sehr gut wasserlöslich ist, sollte man solche Kristall auch im 
Heimlabor züchten können.

von dmm (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Ich dachte ein Buzzer ist so ein Druckknopf, auf
> den man bei Quizsendungen mit der Faust draufhaut.

Summer werden schon seit Äonen als Buzzer bezeichnet - so lange,
daß heutzutage die Buzzer in Quizsendungen wieder Summer heißen...

Elektrickser schrieb:
> Kugelmikrofon. Kugelcharakteristik ist Druckempfänger. Keine
> Nieren nehmen. Elektretmikros ... ungeeignet wegen der Impedanz.

Das könnte tatsächlich hilfreich sein, vielleicht einfach solch
ein Mikrofon in ein Gummi packen?

von Uhu U. (uhu)


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Die Idee mit dem Elektretmikrofon und dem Silkon scheint doch nicht so 
völlig abwegig zu sein: 
https://www.zachpoff.com/resources/hydrophone-experiments-ii/

von Stefan M. (derwisch)


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Uhu U. schrieb:
> Meinst du diese Dinger, die in allen möglichen Geräten als Buzzer
> eingesetzt werden?

Genau die.
Die gibt es sogar in erstaunlicher Größe ( Durchmesser ).

Wie hoch die Spannung genau ist, kann ich jetzt nicht sagen, aber es 
liegt locker im Bereich ganzer "Volts".
Das wird vor allem durch die Last begrenzt ( Eingangswiderstand des 
Vorverstärkers ).
Daher bietet sich ein FET als Impedanzwandler an, denn die Piezos sind 
im niedrigen NF Bereich extrem hochohmig.

R. M. schrieb:
> Da die Piezoscheibe relativ hochohmig (zummindest im interessanten
> Frequenzbereich) sein dürfte, würde sich anbieten, mit der
> Speisespannung einen J-Fet aus einem Elektretmikrofon zu versorgen, die
> Piezoscheibe an den FET, zwischen G und S zu schalten, so wie vorher die
> Elektretkapsel. Sollte dabei die Ausgangsspannung zu groß werden (der
> FET wirkt ja so als Spannungsverstärker), kann die Scheibe auch zwischen
> G und D, dann wirkt der FET nur als Impedanzwandler.

Genau so.

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