Hallo,
hat jemand einen Tipp für mich? Ich suche einen Traffo für die Erhöhung
der Spannung an Piezzo Ultraschall Wandlern.
Die Quelle ist 4 Ohm Laststabil. Daher sollte der Traffo an der
Eingangsseite am besten 4 Ohm Widerstand haben. Die Spannung an der
Eingangsseite beträgt 20V. Die Piezzos an der Sekundärseite vertragen
maximal 100V. Daher strebe ich ein Übertragerverhältnis von 1:4 an.
Am besten währe wohl ein Typ mit offenen Kern. Ich scheine aber nichts
passendes finden zu können.
Johannes schrieb:> Ich scheine aber nichts passendes finden zu können.
Du brauchst eine neue Tastatur. Die F- und die Z-Taste prellen.
Johannes schrieb:> Am besten währe wohl ein Typ mit offenen Kern.
Warum?
E-Biker schrieb:> Wichtick bei der Spuhle ist, das der Wiederstant, der Strohm und die> Spahnung pasen.
Guter Punkt. Welche Kapazität hat denn der Schallwandler und wie hoch
muss der Lastwiderstand aus Sicht der Endstufe mindestens sein?
Wird das Bestandteil einer Lautsprecherbox? Dann sollte man wohl auch
die Wirkungsgrade abgleichen.
@Johannes
Wichtigste technische Daten sind, welche Leistung übertragen werden soll
und welcher Frequenzbereich.
Und dann noch die Daten des Piezo Wandlers.
Je nach dem gibt es nur die Lösung des selber Wickelns auf einen Kern
oder intelligentes verschalten von Standardspulen mit zwei Wicklungen.
20V 4Ohm, 5A bzw. rund 7,5A Peak, dh hier darf die Spule nicht in die
Sättigung gehen.
Lehrlaufinduktivität mindestens (niedrigste Frequenz) &
Streuinduktivität höchstens:
Z=4=2wL, L=4/2w=2/w=2/(2*3,14*40kHz)=2/250k= 8uH
Im Leerlauf sollte nicht der volle Blindstrom (Scheinstrom) fließen,
sondern nur maximal 1/10. D.h. L=100uH wäre ein brauchbarere Wert.
Man nehme vier Fertigspulen mit 100uH (2,5-3A Sättigungsstrom) und zwei
Wicklungen. Die Primärwicklungen werden parallel geschaltet, die
Sekundärwicklungen werden seriell geschaltet. Auf richtige
Polaritätsrichtungen beim zusammenschalten achten.
Dieter schrieb:> 20V 4Ohm, 5A bzw. rund 7,5A Peak, dh hier darf die Spule nicht in die> Sättigung gehen.
Quatsch, der Trafo muss die 20V bei 44kHz vertragen ohne in Sättigung zu
gehen. Die Strombelastbarkeit richtet sich nach der
Scheinleistungsaufnahme des Piezo.
Solange die Scheinleistungsaufnahme des Piezos nicht gegeben ist, ist es
kein Quatsch erst einmal sich anzunähern über Rechnen mit maximalen
NennStrom (Nennleistung) der Enstufe.
Dieter schrieb:> Solange die Scheinleistungsaufnahme des Piezos nicht gegeben ist,> ist es> kein Quatsch erst einmal sich anzunähern über Rechnen mit maximalen> NennStrom (Nennleistung) der Enstufe.
Du hast dennoch Quatsch gerechnet.
Typisch schaltet man einen Piezo mit einer Drossel in Reihe und wählt
die Erregerfrequenz so, daß sich die gewünschte Resonanzüberhöhung
ergibt.
Wichtig ist, daß man eine Speicherdrossel (hohe Güte) und keine
Filterdrossel (hohe Dämpfung) nimmt.
Annäherung über einfachsten Betriebsmodus um die Größenordung von
Parametern als ersten Wurf zu ermitteln ist kein Quatsch.
"Quatsch" ist eine Nullaussage, die dem TO nicht weiter hilft. Hilft dem
TO nur wenn man mitgibt welcher Parameter auf Grund welchen üblichen
Effektes stark in eine bestimmte Richtung ändert.
Mit den genauen Parametern des Piezos, genauer gesagt das elektrische
Ersatzschaltbild mit den wesentlichen Komponenten, einer ähnlichen
Endstufe und alles in LtSpice simuliert, hätte natürlich eine
Aussagekraft.
Als erstes wird man die Werte nach der Annäherung für die Simulation
verwenden und verändern, bis die Ergebnisse passend sind. Wenn h* mehr
Infos als nur "Q..." liefert, z.B. welche Werte er größer oder kleiner
wählen würde, ginge es schneller.
Frage an @Johannes wäre, ob der Weg von Peter bereits verwendet wurde.
Es ist aber duchaus möglich, dass der TO aus ergatterten
Ultraschallwandlern einen Piezohochtöner gebaut hat, der von einer
Endstufe angesteuert wird. Die 44kHz wäre dann die Angabe der Frequenz
des DA-Wandlers und wurde etwas fehlinterpretiert. So einen Irrtum gab
es in der Vergangenheit schon und hat viele Beiträge gebraucht (ohne h*
hätte das viel länger gedauert), bis sich das aufklärte.
Bei dem Projekt handelt es sich um einen Soundprojektor. Dazu wird auf
ein US-Array ein Audio Signal aufmoduliert, welches durch den US
gebündelt wird.
Das grundlegenden Konzept steht und funktioniert, nur der erzeugte Ton
ist noch recht leise. Das könnte man ändern, wenn man die Spannungs an
den Piezzos erhöhen kann. Leider erlaubt die verwendete Endstufe keine
höheren Spannungen. Also geht nur ein Übertrager.
Die verwendeten US sind vom Typ TCT40-16T
Dieter schrieb:> Annäherung über einfachsten Betriebsmodus um die Größenordung von> Parametern als ersten Wurf zu ermitteln ist kein Quatsch.
In deinem Fall war es aber Quatsch. Du hast wohl nicht verstanden was
einen Transformator in Sättigung bringen kann.
Johannes schrieb:> nur der erzeugte Ton> ist noch recht leise.
was bedeutet in diesem Zusammenhang "recht leise"?
Wir Ingenieure bedienen uns üblicherweise einschlägiger Grössen.
Was hat denn die Endstufe für eine Leistung?
Da würde ich einfach was anderes nehmen.
The nominal frequency (KHz): 40KHz
Emission sound pressure at 10V (0dB = 0.02mPa): ≥117dB
(Receive sensitivity at 40KHz (0dB = V / ubar): ≥-65dB)
Capacitance at 1KHz, <1V (PF): 2000 ± 30%
Die Hüllkurve soll also gehört werden können. Es sind anscheinend
jeweils 10 US in Reih geschaltet. Andernfalls wären 10V (14V
Scheitelspannung) schon an der Grenze.
Wenn die US Arrays variable Frequenzen abstrahlen sollen, fällt die
Spannungserhöhung durch Schwingkreisresonanz leider aus. Die Frage ist,
ob auch Amplitudenmodulation stattfindet, die einen Übertrager erfordern
würde, der ausserhalb der Sättigung arbeitet.
Das geht leider aus der Beschreibung des Aufbaues nicht hervor.
Johannes schrieb:
>Daher sollte der Traffo an der>Eingangsseite am besten 4 Ohm Widerstand haben.
Um das zu erreichen, muß aber die Impedanz des
Piezowandlers bekannt sein.
Die Widerstandsübersetzung ist quadratisch abhängig
vom Verhältnis der Windungszahlen. Also bei einem
Verhälnis der Windungszahlen von 1:4 ist die
Widerstandsübersetzung 1:16. Wenn also die Quelle
4 Ohm sehen soll, muß bei einem 1:4 Trafo der
Piezowandler eine Impedanz von 64 Ohm haben.
Hat der Piezowandler zum Beispiel 128 Ohm, dann
sieht die Quelle mit dem gleichen Trafo, 8 Ohm.
Günter Lenz schrieb:> Um das zu erreichen, muß aber die Impedanz des> Piezowandlers bekannt sein.
Ist doch, seit gerade eben.
2000pF ergeben bei 44kHz etwa 1800Ω
Johannes schrieb:
>Am besten währe wohl ein Typ mit offenen Kern.
Warum? Wenn kein überlagerter Gleichstrom durch
die Spule fließt, kannst du einen Ferrit-Ringkern
für Breitbandübertragung benutzen.
hinz schrieb:> In deinem Fall war es aber Quatsch. Du hast wohl nicht verstanden was> einen Transformator in Sättigung bringen kann.
Sorry, kein Quatsch, sondern bestimmter Betriebsmodus bei dem übrigens
auch keine Sättigung auftreten darf. Ob der Betriebsmodus mit dem
LCR-Ersatzschaltbild der Last (Piezoschallgeber) erreicht würde, sei
dahin gestellt.
Hges(t)=Hprim(Iprim,t)+Hsek(Isek,t)
Wenn Hges > Hsät gibt es Sättigung.
hinz schrieb:> Die sind wohl für diesen Einsatzzweck ungeeignet.
Falls unklar, siehe das Verhältnis der Ampltude bei 40kHz zu 44kHz des
Datenblattes.
Dieter schrieb:> hinz schrieb:>> In deinem Fall war es aber Quatsch. Du hast wohl nicht verstanden was>> einen Transformator in Sättigung bringen kann.> Sorry, kein Quatsch, sondern bestimmter Betriebsmodus bei dem übrigens> auch keine Sättigung auftreten darf. Ob der Betriebsmodus mit dem> LCR-Ersatzschaltbild der Last (Piezoschallgeber) erreicht würde, sei> dahin gestellt.
Mach doch einfach mal den Nuhr.
> Hges(t)=Hprim(Iprim,t)+Hsek(Isek,t)
Falsch.
> hinz schrieb:>> Die sind wohl für diesen Einsatzzweck ungeeignet.> Falls unklar, siehe das Verhältnis der Ampltude bei 40kHz zu 44kHz des> Datenblattes.
Nicht nur das.
Nu(h)r ganz allgemein gültig:
Hges(t)=Hprim(Iprim,t)+Hsek(Isek,t)
Der gesamtmagnetische Feldstärke setzt sich zusammen aus der
Superposition der magnetischen Feldstärken der beiden Wicklungen (hier
primär und sekundär) einer Spule.
(t als Hinweis für den zeitlichen Verlauf, sinus, rechteck,
expontial...)
Gemäß h*, das ist absolut richtig, sind die US nicht so geeignet für die
Anwendung des TO.
I. Die Gleichung ist hilft richtigerweise dem TO für Kerne zum selber
Wickeln, da es diese Angaben meistens im Datenblatt zu finden gibt.
II. Bei vielen fertigen Spulen mit zwei Wicklungen hilft das meist nicht
weiter, da B_max, A und N nicht angegeben sind, sondern I_sat. Über
reverse-engineering könnte man sich die anderen Angaben herleiten ...
Deine Betrachtung geht I. aus, meine von II.
Dieter schrieb:> I. Die Gleichung ist hilft richtigerweise dem TO für Kerne zum selber> Wickeln, da es diese Angaben meistens im Datenblatt zu finden gibt.
Interessanterweise ist das die gleiche Formel, die man auch zur
Berechnung von 50Hz-Trafos benutzt. :-)
Dieter schrieb:> II. Bei vielen fertigen Spulen mit zwei Wicklungen hilft das meist nicht> weiter, da B_max, A und N nicht angegeben sind, sondern I_sat.
Das sind dann keine Trafos, sondern Speicherdrosseln. Damit kann der TE
nichts anfangen.
hinz schrieb:> Johannes schrieb:>> Die verwendeten US sind vom Typ TCT40-16T>> http://www.lxxtech.com/upload/images/20131115_213554.jpg>>> Die sind wohl für diesen Einsatzzweck ungeeignet.
Die Bandbreite steht doch im DB. Welcher Idiot hat die ausgewählt? Bei
44KHz wird das nix.
So ein Teil besteht intern aus zwei Resonatoren, einer akustisch, einer
direkt auf dem Keramikchip. Sonst hätten die keine Leistung.
Bisserl mit LTspice und Ersatzschaltbild spielen...
Abdul K. schrieb:> So ein Teil besteht intern aus zwei Resonatoren, einer akustisch, einer> direkt auf dem Keramikchip. Sonst hätten die keine Leistung.
...und wenn man sie in Resonanz betreibt, braucht man normalerweise
auch keinen Trafo. Die Leistung kommt durch die Resonanz.
Dieter schrieb:> Speicherdrosseln können auch als Übertrager zweckentfremdet werden.
Schlechte Kopplung...
Und der Sättigungsstrom wird in dem Fall nicht mal ansatzweise
ausgenützt.
In dem Falle trotzdem ein "geeigneter" Vorschlag für einen Test.
Für einen Übertrager, bei dem der TO selbst Hand anlegt, müßte dem TO
gesagt werden, nimm genau den .... Kern, dann Kupflerlackdraht ...
Querschnitt ... Wicklungen und sekundäer Kupflerlackdraht ...
Querschnitt ... Wicklungen, nach meiner Einschätzung.
Hier weiter zu machen, wäre aber nur sinnvoll wenn der US geeignet
gewesen wäre.
Es fehlt meiner Ansicht nach die Frage des TO nach einem geeigneten US.
Solange die nicht kommt, bringt es nicht viel hier weiter zu machen.
Johannes schrieb:> Wieso sollten die US nicht geeignet sein?
Deutlich zu schmalbandig.
> Einzig der Schallpegel> lässt halt zu wünschen übrig.
Weil du sie deutlich neben ihrer Resonanzfrequenz betreibst.
Und dann noch die Exemplarstreuungen...
Johannes schrieb:> Wieso sollten die US nicht geeignet sein?> Das ganze System ist aufgebaut und funktioniert. Einzig der Schallpegel> lässt halt zu wünschen übrig.
Ja, weil Du den falschen Piezo hast und deswegen
der Pegel zu gering ist.
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