Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kemo L010 piezo Lautsprecher Anpassung


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von Äxl (Gast)


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Hey.
Ich möchte 5Stück L010 piezo Lautsprecher bei 40khz parallel an einem 
Verstärker betreiben.

https://www.conrad.de/de/p/kemo-l010-piezo-signalgeber-geraeusch-entwicklung-120-db-1-2142389.html


Muss ich die hohe kapazitive Last Kompensieren, also mit einem LC-Glied 
an die Ausgangsimpedanz des Verstärkers anpassen? Ähnlich wie eine 
Antenne an eine Sendeendstufe?
Was macht ein "normaler" Verstärker bei 5x120nF Last? Der schwingt doch 
von selbst.
Die Lautsprecher dürfen maximal 16Volt sehen.
Wie sähe eine entsprechende Anpassung aus?
Jemand sowas schonmal getestet?
Danke
Äxl, DG1RTO

von Günni (Gast)


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Der Schallwandler hat einen Arbeitsbereich von 2 bis 60 kHz und die 
erste Frage wäre, ob der nur mit 40 kHz betrieben werden soll oder ob 
ein gewisses Frequenzband ausgegeben werden soll. Dann ist noch die 
Frage, wie linear der Amplitudengang der Anpassung sein soll. Die 
einfachste Möglichkeit ist, einen Reihenschwingkreis R, L, C aufzubauen, 
wobei C die Kapazität der Schallwandler ist. Als Resonanzfrequenz werden 
entweder die 40 kHz oder die Mitte des zu übertragenden Bandes gewählt. 
R müsste mindestens die Ausgangsimpedanz des Verstärkers (minus 
Wicklungswiderstand der Spule) sein. Da beim Reihenkreis nur der ohmsche 
Anteil den Strom begrenzt, fließt (mit idealen Bauteilen) gerechnet ein 
Strom in Höhe Ausgangsspannung dividiert durch Rgesamt.
Dann ist die Spannung am Lautsprecher gleich dieser Strom multipliziert 
mit der Impedanz der Lautsprecher, also U = I dividiert durch (2 mal PI 
mal Frequenz), wobei für die Frequenz die Resonanzfrequenz eingesetzt 
wird. Diese Spannung bei Resonanz ist auch die höchste, die dann am 
Kondensator anliegt. Sie kann (bedingt durch die Güte des Serienkreises) 
höher als die Ausgangsspannung des Verstärkers sein.
Da der Schallwandler ja Energie abgibt, wird diese Spannung in der 
Realität nicht erreicht. Dann kann man R so verringern, dass sich die 
gewünschte Spannung einstellt.

Das war jetzt einfach nur eine theoretische Überlegung, aber es könnte 
ein erster Versuch sein. Viel Erfolg und bitte hier über die Ergebnisse 
berichten, damit Mitleser von den gewonnenen Erkenntnissen profitieren 
können.

von Äxl (Gast)


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Danke für die Antwort:
Die "Lautsprecher" sollen tatsächlich bei 40Khz betrieben werden, 
obgleich deren Resonanzfrequenz wohl eher bei 222Khz zu liegen scheint.
Wenn die Teile eingetroffen sind, mach ich mich ans Werk:
5x130nF macht (ca) 650nF.
Das rechne ich mir aus, was da für ne Spule davonkommt, um dann bei 
40khz eine Serienresomanz zu erzeugen.
Bei 22uH und 8R müssten das ja eigentlich 42Khz bei entsprecheder 
Bandbreite von 20-60khz ergeben.

https://wetec.vrok.de/rechner/cskreis.htm

Bin gespannt, ob ich die maximal erlaubte Spannung erreiche, oder gleich 
weit übers Ziel hinausschieße.
Es soll einfach nur "Lärm" auf 40Khz produziert werden.
Geht um einen Reichweitentest bei unterschiedlichen Umgebungsbedingen 
(Luftdruck und Temperatur).
Auf der anderen Seite sitzt ein
HC-SR04 als Empfänger

https://www.reichelt.de/entwicklerboards-ultraschall-abstandssensor-hc-sr04-debo-sen-ultra-p161487.html

Ansteuern möchte ich die US-Lautsprecher mit zwei MOSFET gatetreibern 
TC4420/4429. bin ich mir aber auch noch nicht sicher, was ich da am Ende 
nehme ...

von Günni (Gast)


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Günni schrieb:
> Dann ist die Spannung am Lautsprecher gleich dieser Strom multipliziert
> mit der Impedanz der Lautsprecher, also U = I dividiert durch (2 mal PI
> mal Frequenz), wobei für die Frequenz die Resonanzfrequenz eingesetzt
> wird.
Sorry, in meinem Text war ein Fehler. Statt U = I dividiert durch (2 mal 
PI
> mal Frequenz) muss es heißen: U = I dividiert durch (2 mal PI
> mal Frequenz mal C), wobei C die Kapazität der Parallelschaltung der 
Lautsprecher ist. So kann man die maximale Spannung ausrechnen und riskiert nicht, 
die Lautsprecher zu überlasten. Wegen der Leistungsabgabe der Lautsprecher wird 
die Güte des Serienkreises und damit auch die Spannung an den Lautsprechern 
kleiner. Das kann man dann über kleinere Widerstände ausgleichen. Aber zuerst 
einmal den Strom I durch Umstellen der Gleichung ausrechnen:
I = U mal (2 mal PI mal Frequenz mal C), wobei U hier die maximal 
zulässige Spannung der Lautsprecher ist. Dann den Anfangswiderstand R 
ausrechnen mit:
Rgesamt = U / I, wobei hier U die Ausgangsspannung des Verstärkers ist.
Rgesamt ist als erster Ansatz der ohmsche Widerstand der Spule plus der 
Widerstand, der im Serienkreis verwendet wird. Ich hoffe, das war nicht 
allzu kompliziert ausgedrückt. (Erläutern an einer Tafel geht eben viel 
einfacher.)

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Das sind sicherlich Breitbandhochtöner

von Äxl (Gast)


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16V als Nennspannung angenommen,
macht dann bei 650nF (1.63A@40khz)
9.7R. da sollten 8R ja passen.
22uH, 8R, fünf von den Schallwandlern und ne Handvoll kleiner 
Folienkondensatoren zum Feinabgleich.

Ich werde "brav berichten" und auch n paar Bilder machen.
Danke soweit.
LG
Äxl, DG1RTO

von Äxl (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Das sind sicherlich Breitbandhochtöner

Im Datenblatt ist tatsächlich ein Frequenzverlauf angegeben. Man sieht 
schon, dass er lieber um die 20 oder 23 rum "zu Hause" ist.
Mal messen, was die Teile bei 40Khz noch "bringen"

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Dem Frequenzgang nach sind die für Audio, nicht für 40kHz.
Die für 40kHz sind akustische Resonatoren, auf 40kHz getrimmt. Außerdem 
auch noch keramisch auf diese Frequenz optimiert.

von Äxl (Gast)


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Weiss ich ja. Jetzt hab ich die erstmal bestellt. Werd ja sehen, was da 
bei 40khz noch rauskommt.

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