Hallo, eine Frage in die Runde hoffe ich bin hier Richtig:
Ich möchte die Resonanzfrequenz eines (Ultraschall) Piezowandlers
bestimmen.
Die Resonanz sollte soweit ich weis am Stom minimum liegen. Ich
befürchte aber das ich mit der angehängten Messschaltugn die Impedanz
messe und nicht den Strom.. Ist die Impedanz umgekehrt Proportional zum
Strom oder liegt die Resonanz genau in der Mitte zwischen Imp min und
max ?
Achja zur Erklärung: Eingangsseitig lege ich eine Spannung variabler
Frequenz und gleichbleibender Amplitude an. Der Kondensator Rechts im
Bild symbolisiert den Piezowandler. Die Spannugn messe ich derzeit
paralell zum Piezo
Abdul K. schrieb:> Cp ist eine Störgrüße. Die nutzbare Resonanz wird durch Lm und Lm> bestimmt. Stimm das Ding auf maximalen Strom ab.
Beim Strom Max geht er kaputt. Ich brauche definitiv das Strom Minimum.
Die Frage ist ob meine Messschaltung dafür taugt oder ob ich damit nur
die Resonanz und nicht den Strom messe
Abdul K. schrieb:> Datenblatt?> Kaputt gehen geht kaum, außer du depolarisierst ihn durch Überschreiten> der maximalen Betriebsspannung.
Habe leider keins. Ist ein Leistungs Ultraschall Wandler (Reinigung).
Von einer namhaften Firma weis ich das die auf Strom Minimum eingestellt
werden sollen. Solche Elemente gibt es zuhauf auf Alibaba usw..
Normalerweise würde man ja den Strom über den Spannungsabfall eines
niederohmigen Metallschicht-Widerstandes messen. Das geht bei mir nur
aus tech. Gründen nicht. Desshalb die Frage kann ich den strom auch über
den Spannungseinbruch paralell zum Element messen?
Dieter schrieb:> Es ist das Strommaximum auf der Kennlinie I ueber f gemeint.> Du sollst dabei nicht die maximale Spannung anlegen auf der> Reonanzsuche.
Ist vollkommen klar. Meine Sinus Messspannung beträgt 5V.
Betriebsspannung wären 1000V. Ich will ihn nicht betreiben sondern nur
korrekt messen
Nimm Sinus, wenn der vorhanden ist, das macht die Sache einfacher.
Die maximale Leistung gibt er bei optimaler Anpassung ab. Dann hat der
Verstärker einen Ausgangswiderstand von R gleich dem R des Wandlers. Der
Blindwiderstand ist dann 0, da L und C sich aufheben.
Allerdings ist das der elektrische Teil. Es gibt auch noch die
mechanische Anpassung und da gelten eventuell andere Bedingungen. Also
DB oder mechanisch messen.
Bei den kleinen Kapseln für Sensoranwendungen ist es etwas anders. Da
wird der Punkt minimalster Impedanz zum Senden benutzt, der Punkt
maximaler Impedanz zum Empfangen. Dementsprechend sind die Kapseln mit
TX und RX gekennzeichnet und aus der Sicht des Herstellers zueinander
leicht verstimmt.
Am Besten einfach in LTspice mal rumspielen.
Abdul K. schrieb:> Allerdings ist das der elektrische Teil. Es gibt auch noch die> mechanische Anpassung
Genau und mich interresiert hier ja nur die mechanische Resonanz..
Dann stosse den Piezo an.
Das machst Du mit einem Funktionsģenerator, den du mit einem 100pF an
den
Piezo schaltest. Stelle den Funktionsgenerator auf 10 khz Rechteck,
DU solltest eine Abklingenge im Oszi sehen. Die Frequenz der
Abklingenden
Ist die Serienresonanz des Piezos
Herbert schrieb:> Piezowandlers
Ein Piezo ist so ein abartiger Kondensator.
Daher gibts daran ohne Modifikationen grundsätzlich nichts zu messen.
Man darf ihn ohne diese auch nicht an einen Verstärker anschließen!
Sonst geht der auch noch kaputt.
Zuerst muß man den Piezo so umbauen, daß er sich sogleich nicht mehr wie
ein abartiger Kondensator, sondern wie ein gewöhnlicher braver Ohm´scher
Widerstand verhält.
Dazu schaltet man Letzteren --parallel- zum abartigen Kondensator.
Der wird damit zum Ohm´schen Widerstand und kann bedenkenlos an jede
Frequenzweiche sowie die meisten Verstärker angeschlossen werden !
Wie man an 'SOLCHEN' Ohm´schen Widerständen (z.B. 8Ohm -Piezo) die
Resonanzfrequenz mißt, sollten wir vorerst außer Acht lassen. Denn in
der Lautsprecher-Praxis stellt sich diese Frage nicht. Piezos unter
2,5-3kHz zu betreiben macht kaum Sinn, sie klingen hier ziemlich
Scheiße, sie reichen jedoch bis weit über 40kHz hinaus. Manche sogar
noch höher .
Dummerweise hört das aber kaum jemand noch.
kann dir jeder professionelle Lautsprecherbauer genau erklären .
Werner H. schrieb:> Nicht trocken messen, sondern mit "Wasserlast" im Behälter, die> verändert die Resonanzfrequenz.
Das ist ja genau wie bei den Lautsprechern.
Herbert schrieb:> Ich> befürchte aber das ich mit der angehängten Messschaltugn die Impedanz> messe und nicht den Strom..
Ich befürchte , daß du mit der 'angehängten Meßschaltung' die Spannung
(V=) mißt ! oder gar die Generator-Kapazitäten (V~). Je nach
Schalterstellung..
Herbert, Herbert .. nochmal :
http://www.selfmadehifi.de/bcdhlp/basscadehilfe.html#Experimentelle_Ermittlung_der
--> sofern Deine 'angehängte Meßschaltung' über diese recht
experimentellen Meß-Funktionen nun auch verfügen soll .
|
Hilflos schrieb:> Piezos unter 2,5-3kHz zu betreiben macht kaum Sinn, sie klingen> hier ziemlich Scheiße, sie reichen jedoch bis weit über 40kHz hinaus.
Bei einem Echolot ist es ziemlich egal, wie es klingt und ob das noch
irgendjemand hört. Aufgabe des Piezos ist es dabei einzig und alleine,
möglichst effizient die Energie als Schallwelle ins Wasser einzukoppeln
und umgekehrt ein Echo möglichst selektiv und mit hoher Empfindlichkeit
wieder zurück in ein elektrisches Signal zu wandeln.
Mit Lautsprecherbau hat das herzlich wenig zu tun.
Horizonterweiterung schrieb:> möglichst effizient die Energie als Schallwelle ins Wasser einzukoppeln
Meinen beschränkten Piezo-Luft-Horizont hast jedenfalls sehr erweitert.
'Wir' verarbeiten die rückkoppelnden Energien leider nur auf
elektro-chemischer Prozeßbasis weiter. Eine Mikrofonierung ist dabei
nicht Usus.
Ich hoffe, damit auch Deinen Tiefen- Horizont erweitert zu haben.
Den maximalen Dynamikbereich bei einer Messung bekommt man bei optimaler
Anpassung, also Rout Funktionsgenerator =Rm effektiver lnnenwiderstand
Piezo. Da die meisten Testgeräte auf die 50 Ohm Norm ausgelegt sind, und
zufällig dieser Wert ganz gut dem Innenwiderstand eines Piezos
entspricht, bleibt man möglichst dabei.
Abdul K. schrieb:> Den maximalen Dynamikbereich ... bekommt man bei optimaler> Anpassung,
Meinst du mit 'Dynamik' nun das Impulsverhalten oder bloß die
max. erreichbare Amplitude (~nbereich) ?
Dein 20MHz-Schwingquarz-Papier ist mir etwas zu kompliziert .
Weil Piezos gehören zu den billigsten robustesten (Visaton: und auch
klanglich hochwertigen) Lautsprechern. Sie führen aber ein kümmerliches
Dasein ... bisher.
I ran a power sweep test using the HP87510A gain/phase analyzer.
The resistive pi fixture matches the 50 ohm input and output to 12.5
ohms.
As shown, over the range -50 dBm to +20 dBm, RM changes less than 0.04
ohms and stays in the -->6.6 ohm range. ANY error in impedance on the 50
ohm side will be reflected in errors in the 12.5 ohm transformed side.
..the reference crystal’s stated motional resistance of 5.5 ohms, whilst
all my measurements were in the range 6.3 to 6.8 ohms, with 6.6 ohms
being the most common value.
Jack R. Smith , 11 June 2006
Aha..Ah.Ähh. O U I
> auf sehr hohem Meßniveau
Wäre es nicht möglich den Piezo als frequenzbestimmendes Element in eine
Oszillatorschaltung einzubauen und die Frequenz dieses Oszillators zu
bestimmen?
Nein das ist nicht möglich.
TO will die Resonanzfrequenz (das Impedanzmaximum) (und später den
Impedanzgang) eines Piezos wissen. Daher kann der Piezo nicht ein
frequenzbestimmendes Erregungs-Element sein, sondern nur ein
fremdbestimmtes Frequenzelement.
Ein Piezo IST ein Abartiger Kondensator
Daher gibts daran -ohne Modifikationen- grundsätzlich nichts zu messen.
Strenggenommen kann man nicht einmal seine (vorhandene) Kapazität
messen, weil er -während des Meßvorgangs- gar keine mehr hat.
Ein Capacitor lädt sich während des Meßvorgangs auf. Ein Piezo aber
entlädt sich bereits während des Meßvorgangs, sofern er oberhalb seiner
Resonanzfrequenz gemessen wird. An Piezolautsprechern gibt es hierüber
keinen Zweifel .
Da ein Kondensator leider nur einen unendlich hohen Widerstand anzeigt,
also eine 'unterbrochene' Leitung darstellt, kann man (meßpraktisch) für
das festzulegende Verhältnis U/Z auch keinen sinnvollen Ersatzwiderstand
'berechnen'.
Eine Impedanzmessung ist unter diesen Voraussetzungen: NICHT möglich.
FOLGE:
Daher ist auch das Schaltzeichen --||-- falsch.
Daher gibts daran -ohne Modifikationen- grundsätzlich nichts zu messen.
Ein Piezo IST ein Abartiger Kondensator
..wie gesagt.
Hilflos schrieb:> Daher ist auch das Schaltzeichen --||-- falsch.
Die "Kapazität" eines Piezos (Kristalls) entsteht durch Anlegen eines
Spannungs-Impulses. Bei V= verformt er sich in 1 Richtung und erhält so
seine Richtungs-"Kapazität". Nach dem Ende des Impulses 'entlädt' er
sich unmittelbar durch Rückkehr in seine Normallage. Und verliert damit
seine Kapazität. Er kann Energie-Kapazitäten auch nicht
'aufgespeichern' - sondern er hat sie - oder hat sie eben nicht.
Folglich könnte man eine nach V= Aufladung vorhandene Piezo-Kapazität
ausschließlich mit einem ultraschnellen Spezial-Meßgerät messen. Und
damit später auch die Verlustfaktoren durch Alterung bestimmen.
Bei V~ aber wird er nicht 'aufgeladen', sondern nur dauernd hin- und
hergebogen. Besäße auf Vpeak zwar eine Kapazität, kann diese aber selbst
nicht entladen, sondern : da bloße spannungsgesteuerte
Piezo- B e w e g u n g : nur sukzessive 'verlieren'.
Folglich ist ein V~Piezo nur ein kapazitätsloser fremdbewegter Kristall,
der sein eigenes Bewegungsmuster , baulich verstärkt, "wiedergibt".
Also mit Sicherheit kein --||-- (Kondensator).
So betrachtet: ist TO meßtechnisch am Ende !
SoJetzt reicht´s aber!
Dieser Hilflos ...
Also ich bin anderer Meinung. Was ist das für eine Esoterik?
Ob die Energie nun als mechanische Bewegung gegen eine innere "Feder"
gespeichert wird, oder im elektrischen Feld eines Kondensator, ist egal.
Beides kann man von außen äquivalent modellieren.
Es gibt unzählige Paper, die das so machen. Ich kenne keines, daß an
deine Vorstellung anknüpft.
Daß keines deiner unzähligen Papers an meine Vorstellung anknüpft,
bedeutet noch lange nicht, daß es falsch ist.
Es ist eben nicht egal, ob nun eine mechanische Bewegung 'gespeichert'
wird, es wird ja gar keine 'gespeichert' (wie soll das gehen?), das ist
ja die Illusion, oder eine im elektrischen Feld eines Kondensators
--gespeichert-- wird.
Fakt ist, ein Piezo wirkt in der Anwendung zwar wie ein "Kondensator",
er lädt sich also mit BewegungsEnergie auf, ist aber keiner, weil er
absolut nichts --speichern- kann. Freilich kann man ihn in einer
'energetisch wirksamen Verformung' FIXIEREN, aber wer soll das tun ?
Ein Piezo ist also per se auch kein "Schallwandler",
sondern ein ENERGIE wandler.
Er wandelt Bewegungsenergie in elektrische Energie (Feuerzeug).
Oder elektrische Energie in Bewegungsenergie (Lautsprecher).
Echter 'Schall' kann 'dabei' erst mittels baulicher Maßnahmen
(Vergrößerung der schallabstrahlenden Fläche) entstehen.
Aber is eh lustig, man muß scharf dabei nachdenken. Vielleicht
entsteht dabei etwas neues
R E V O L U T I O N Ä R E S
hehe
Abdul K. schrieb:> Niemand schloß aus, daß dabei Energie übertragen wird.
Richtig.
Aber der TO wollte wissen, unter WELCHEN Bedingungen WIEVIEL Energie
genau übertragen wird. Oder Auf seinen 'ReferenzKristall' übertragen
werden k ö n n t e.
Dieses Unterfangen hat er aber offensichtlich aufgegeben.
Der piezoelektrische Wandler beruht auf dem physikalischen Prinzip des
Piezoeffekts der Materie. Da ein realer Piezowandler endliche
Dimensionen hat, besitzt er u.a. mechanische und elektrische
Eigenschaften. Für eine experimentelle Untersuchung sind die Masse, die
mechanische Steifigkeit, die elektrische Kapazität und der elektrische
Widerstand von Bedeutung. Dabei fungieren die Masse und die Steifigkeit
als Speicher für mechanische Energie und die elektrische Kapazität als
Speicher für die elektrische Energie. Über den gyratorischen
Wandlereffekt mit der Suszeptibilität „Piezomodul“ wird die Energie
übertragen. Ich habe mal ein Ersatzschaltbild zur eigenen Simulation
beigefügt. Die Parameter müssen natürlich an die eigenen Bedingungen
angepasst werden.
L1 : mechanische Steifigkeit in N/m
C2: mechanische Masse in kg
C1: elektrische Kapazität in Farad
R1: Innenwiderstand in Ohm
E: Piezomodul
Wie Die Simulation zeigt, lässt sich die Resonanz bei Spannungserregung
(konstant 1V) über den Strom (Strommaximum) bestimmen. Man könnte auf
der mechanischen Seite auch die Schwinggeschwindigkeit messen, was
jedoch über eine berührungslose Messung mittels Laservibrometer deutlich
komplizierter ist als die Strommessung.
Christoph db1uq K. schrieb:> Ich habe mal zwei Piezo-Hochtöner als Vierpol gewobbelt, dicht> aufeinander gerichtet. Da gab es ein deutliches Maximum in der Gegend um> 40 kHz.
Über das Reziprozitätstheorem kann man dann die Daten EINES Wandlers
zurückrechnen. Wenn beide gleich waren und die nichtlineare
Kompressibilität der umgebenden Luft vernachlässigt werden kann.
@Feinmechaniker:
Interessant! Wie verschaltest du dann beide Schaltungen? Was sind P1 und
P2?
L1 und E kommen woher? Wenn man kein DB hat!
Wo ist der ESR des Piezos?
Joe G. schrieb:> Die Parameter müssen natürlich an die eigenen Bedingungen> angepasst werden.
Endlich mal jemand der weiß, was Sache ist !
Abdul K. schrieb:> Interessant! Wie verschaltest du dann beide Schaltungen? Was sind P1 und> P2?> L1 und E kommen woher? Wenn man kein DB hat!> Wo ist der ESR des Piezos?
Welche Schaltungen? Das ist ein Ersatzschaltbild, das einen realen
Piezo -übertragen in die elektrische Welt- beschreibt. Das ist bei allen
Lautsprechern so .. vgl.zB hier:
Beitrag "Re: Bassreflex-Öffnung ohne Wirkung"
P1: beschreibt den realen Teil des Piezos in der 'elektrischen Welt',
wobei die Spule (L1) die Steifigkeit des Piezos in N/m darstellt, und
der Kondensator (C2) dessen Masse in kg.
P1 ist also ein simples LC-Glied in der Schaltung.
P2: beschreibt den imaginären Teil des Piezos in der 'elektrischen
Welt', wobei ein Widerstand (R1) dem Innenwiderstand des Piezos in Ohm
entspricht, aber der Kondensator (C1) seine Kapazität in FARAD(!)
darstellt. Und V1 die angelegte Spannungsquelle
P2 ist naturgemäß ein RC-Glied.
In den zugehörigen Gleichungen I=V(P1)e bzw. I=V(P2)e
kann (aus welchen Gründen) auch immer die Unbekannte 'e'
mit 0,5 eingesetzt werden.
Sofern du die Schaltzeichen B1 und B2 richtig hindeutest .
Und
daraus kannst Du dir dann ganz einfach den ESR von
C1 und C2 errechnen.
Und sofort oszilliert dieses Schaltbild harmonisch.
Joe G. schrieb:> Wie Die Simulation zeigt,
Alter Sack !
.. erbringt die LautsprecherbauPraxis einfacher den Beweis.
Und mißt u.a die Schwinggeschwindigkeit gleich mit !
Aber es ist immer einfacher 'etwas' zu simulieren, wenn man nicht weiß
wie man das sonst messen soll.
Abdul K. schrieb:> Die Meßkurve zeigt aber einen ESR=0
Wieso soll die MASSE eines Kristalls in kg einen ESR
entwickeln
?
Abdul K. schrieb:> P1 und P2 ? Werden die> zusammengeschaltet?
Nein, die lassen sich leider gar nicht voneinander trennen
Verstehe nur Bahnhof, mein Lieber Hilflos.
Ach Moment, sehe gerade, die Stromquellen werden jeweils vom anderen
Part sozusagen über Kreuz gesteuert.
Bleibt aber noch der nicht vorhandene ESR. Da muß wohl Feinmechaniker
erst später aufwachen...
Abdul K. schrieb:> Verstehe nur Bahnhof
Das ist ein Ersatzschaltbild , das einen realen Piezokristall
-übertragen in die elektrische Welt- beschreibt. Das ist bei allen
Lautsprechern so .. vgl.zB hier:
Beitrag "Re: Bassreflex-Öffnung ohne Wirkung"
C2 ist die Masse des Kristalls, der tiefen Frequenzen einen WIDERSTAND
entgegensetzt, also ein Hochpaß. Und L1 ist die 'Biegefestigkeit' des
Kristalls.. usw in der mechanischen oder realen Welt.
Und der andere Teil sind die elektrischen Eigenschaften eines
Hüpf-Kristalls oder normalen -LAUTSPRECHERS- ,der bekanntlich aus div.
Widerständen Spulen und Kondensatoren besteht.
Laß Dich nicht vom Feinmechaniker oder von mir an der Nase herumführen.
Mit Zahlen der realen Welt (zB. N/m ?) kann man in der elektrischen Welt
nicht herumrechnen. Daher muß man das in 'Eure eWelt'
... ü b e r t r a g e n !
Wenn (oder wem) das gelingt, der kann das hieraus Gewonnene wieder in
die reale Welt zurückübertragen. Und damit vorhersagen, wie sich ein
Lautsprecher unter diesen und jenen Bedingungen verhalten wird .
Also: DAS IST ein Piezokristall - und keine RLCC-Meß'Schaltung' ->
->der: offensichtlich gerade mit irgendetwas gemessen wird.
Hoffe es hilft, du bemühst dich wenigstens
Abdul K. schrieb:> Interessant! Wie verschaltest du dann beide Schaltungen? Was sind P1 und> P2?> L1 und E kommen woher? Wenn man kein DB hat!> Wo ist der ESR des Piezos?
Sinnvolle Modellbildung eines realen Systems sollte immer den Weg von
einfach bis komplex gehen nicht umgekehrt. Das bedeutet für einen Piezo
zunächst nur das physikalische Wandlerprinzip abzubilden und dann
sukzessive dynamische und dissipative Effekte hinzuzufügen.
Das physikalische Prinzip basiert auf dem rein statischen Piezoeffekt
und kann über eine gyratorische Beziehung abgebildet werden. Da im
Idealmodel der Wirkungsgrad 1 ist, ist bei linearen Systemen der Wandler
reziprok, d.h. Y12=Y21. Dieses Verhalten wird über die beiden
spannungsgesteuerten Stromquellen abgebildet. P1 und P2 sind also nur
die Steuerspannungen der gegenüberliegenden Stromquellen.
In einem nächsten Schritt werden die dynamischen Effekte hinzugefügt.
Das sind die elektrische Kapazität des kontaktierten Piezokristalls,
seine Masse sowie seine Steifigkeit. Diese Größen muss man direkt messen
oder bestimmt sie durch geschickte Messung der Vierpolparameter.
In einem weiteren Schritt werden die Verluste bestimmt. Dazu gehört das
tan delta oder ESR sowie die mechanischen Verluste. Im Simulationsmodell
habe ich die mechanischen Verluste (stecken im Serienwiderstand von L1)
zu null gemacht. Auch das ESR ist auf der elektrischen Seite nicht
berücksichtigt, kann jedoch schnell hinzugefügt werden.
Im Anhang mal ein Beispiel wie man von den gemessenen Daten eines
Piezosensors (Beschleunigungssensor) zu den tatsächlichen Y-Parametern
des kompletten Wandlers kommt. Das kann natürlich auch für eine
Lautsprecher gemacht werden.
Joe G. schrieb:> Das kann natürlich auch für eine> Lautsprecher gemacht werden.
Das waren mir (jetzt) etwas zu tiefe Einblicke in die feinmechanische
Mathematik. Aber eines weiß ich gewiß, Gauder-Akustik 'rollt' niemand
mit seinen elendslangen Lautsprecher-Simulations Formeln. Danke.
Da nun zweimal bewiesen wurde, daß die Resonanzfrequenz -auch- mit
seeehr wenig Schaltungsaufwand bestimmt werden kann, wolle mer es
glaube.
Da sieht man mal, was aus einem werden kann.
Ich muß erstmal in den Grabow reinschauen. So aus dem Zusammenhang
gerissen, ist das echt schwer verdaulich.
Michel M. schrieb:> ?!
Unter w2k schaltet sich bei gewissen Seiten der PC blitzartig ab.
Ich habs nun trotzdem riskiert ...
Also wenn das Audio-Horn ersatzschaltbildlich einem HP+TP entspräche,
erst C dann L, umgekehrt geht nicht ,und C-HP bei 28kHz läge, wo läge
dann L-TP? Vielleicht
sollte man in 'solchen' Fällen erstmal einen HNO-Arzt aufsuchen ...
oder eine Impedanzgangmessung machen, das machte wenigstens Sinn! ?!
Also hab ich gleich meine Krims-Krams-Kiste ausgeleert und einen
Monacor-MPT165 gefunden:
1000: 850 , 1100: 970 , 1200: 1160 , 1400: 670
und nach Veränderung der Strömungsgeometrie..
1400: 765 , 1700: 1080 , 2200: 1500 , 3200: 1700 , 4000: 500 ,
5k: 260 , 7k: 55 , 8k: 17 , 26k: 10 und 30k: 7
bei 2V~sin in µA
Hilflos schrieb:> Daher gibts daran -ohne Modifikationen- grundsätzlich nichts zu messen.
WAS FÜR EIN BETRUG !
Joe G. schrieb:> kein Wortspiel, mein Beruf :-)
Wer jemals seine Nähmaschine zerlegt hat, weiß was Komplexität ist.
> Vorlesung zu den Piezowandlern
Auch Da reicht 1 Vorlesung sicher nicht.
Ob es noch einen Sinn hat, den Monacor-Piezo wie oben beschrieben
ergänzend nachzumessen, sei dahingestellt. Jedenfalls ist
auszuschließen, daß man ohne audiotechnische Rückkopplung zu irgendeinem
brauchbaren Ergebnis kommen kann. Die bisherige Daumen-'Messung' scheint
die realakustischen Eigenschaften dieses 1,8-20kHz Piezohorns jedenfalls
zu bestätigen .
Was zwar dem TO nicht hilft, weil er ja im Ultraschallbereich messen
will.
Also eine -Pegelmessung- recht teuer werden wird ...
Ich weiß, ehrlich gesagt, gar nicht mehr was er genau wissen/messen
wollte. Bin in meiner Piezo-Blase eingeschlossen ;-)
Ich kann ihm das Ding ja durchmessen. Muß er mir halt zuschicken.
Die Vorlesung würde mich interessieren.
Ich habe das Konstrukt mit den beiden Stromquellen in eine kompakte
Darstellung für den LTspice-Spezialkondi konvertiert. Nun paßt es in
einen einzigen Kondensator (siehe LTspice capacitor Hilfe im Programm).
Allerdings weiß ich nicht so recht, wie man das formal machen würde.
Einen Proportionalfaktor habe ich im Schaltbild oben errechnet. Nur
leider stimmt der schlechter als meine Handarbeit. Für R habe ich noch
weniger Plan. grübel.
Was macht diese Doppelstromquelle, die über Kreuz gesteuert wird? Sowas
wie eine Art Trafo?
Helmut war fit in 4-Pol Theorie, aber das hat sich ja leider nun
erledigt.
Nein, die ganze Schaltung außer V1 ist der Piezo bestehend aus
elektrischer und mechanischer Komponente.
Nur die Anpassung an die mechanische Last und die Last selber fehlen
wohl.
Ich arbeite schon seit Jahren immer mal wieder an Piezos. Wenn ich nicht
mehr weiterkomme bzw. die Lust verliere, liegts halt rum und wartet auf
neue Erweckungen.
Ein paar reale Dinge sind dabei schon abgefallen...
Abdul K. schrieb:> Nein, die ganze Schaltung außer V1 ist der Piezo bestehend aus> elektrischer und mechanischer Komponente.
Freilich. Und wie kommst dann auf eine Doppelstrom-Quelle?
Der Kick-back ?
Abdul K. schrieb:> einen einzigen Kondensator
?
Hilflos schrieb:
Also nochmal:
Ein Piezo IST ein Abartiger Kondensator
Daher gibts daran -ohne Modifikationen- grundsätzlich nichts zu messen.
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Ich fürchte du kannst nicht das Gegenteil beweisen.
Weil der n a c k t e Kristall a l l e i n nutzlos ist.
Daher auch nicht berechnet zu werden braucht.
Feinmechaniker hat es einführend klar und deutlich dargelegt.
Joe G. schrieb:> Sinnvolle Modellbildung eines realen Systems
.
Ein Piezo verhält sich ähnlich wie ein Quarzresonator.
Und selbstverständlich lassen sich daran auch Messungen
vornehmen.
Wie hier, Seite 18
https://www.mikrocontroller.net/attachment/195160/Crystal_Motional_Parameters.pdf
Er hat Eigenresonanzen. Zum Beispiel gibt es
den 455kHz Piezoresonator, den kann man als Filter
benutzen oder auch einen Oszillator von bauen, habe
ich schon gemacht. Die NF-Piezosignalgeber haben auch
Resonanzen, da sind sie besonders laut.
Günter Lenz schrieb:> ähnlich wie
ähnlich ist nicht Das Gleiche.
und das hat die ehydra schon gepostet. Da ist ein 6R6 herausgekommen.
Wohlgemerkt: bei DIESEM (Referenz-)Kristall !
Man kann ja nicht irgendeinen Quatsch-Parameter dort eingeben, das
funktioniert doch nicht!
Zuerst brauchst du einen KRISTALL!
und dann mußt den erstmal vermessen.. das ergibt MINIMUM 4 Schaltzeichen
Also folgen: Widerstände, Spulen, Kondensatoren in einer schier endlosen
Reihe, da die Umgebungsparameter ja auch berücksichtigt werden müssen
Gauder berechnet einen 'Lautsprecher' auf einer 2.imaginär-komplexen
Zahlenebene. Und das ist erst der 'Anfang, ich glaube ihm fehlt noch
eine Z-Achse. Also eine imaginäre 3.Dimensions-Ebene. Wenn man sich
seine Frequenzgänge so anschaut ...
Mit ZEIT und FREQUENZ allein läßt sich das offenbar auch nicht
beschreiben
Abdul K. schrieb:> Gyrator, der den mechanischen Teil mit dem> elektrischen Part koppelt.
Nachdemst sowieso schon seit Jahren dran herumbastelst,
gib einfach mal mein Bild ein. Soferne die eingebenen Parameter in der
materiellen Welt überhaupt Sinn machen .
Dann variiere die 'Schaltung'
sind eh nur 4 Bauteile
PS und vergiß den Quatsch '1 Kondensator'
oder bist dir absolut sicher, daß der Kristall genau 'so' beschalten ist
?
Also hier 1 mechTeil. Und hier 1 elTeil .- verbunden durch gyratorische
Effekte
Vielleicht kannst aus den Smith -'Papers' Piezo-Daten extrahieren
ICH ? glaube nichts, was mir präsentiert wird, nur? weil es ein
'Experte' behauptet.
Hilflos schrieb:> Also folgen:
auch Transistoren ... und der ganze restelektrische, elektrochemische,
elektrophysikalische ... halt ein. Rattenschwanz .
Es ist ja wohl ein Unterschied, ob du mechanisch elektrische Effekte
hervorrufst oder elektrisch mechanische, also von welcher Richtung die
Energie kommt und in welche sie danachabfließt ...
Offensichtlich kennst du LTspice nicht. Da gibts ein komplexes Modell
für EINEN Kondensator mit allen relevanten parasitären Elementen. Lade
es dir einfach mal und schau dann in die Hilfe. Schwingquarze lassen
sich damit als ein einziges Bauelement simulieren.
Welche Zeichnung soll ich eingeben?
Wenn man die parasitären Resonanzen auch abbilden will, muß man mit
Transmission Lines arbeiten, die die Laufzeit durch den Kristall
beschreiben. Hab ich irgendwo auf der Platte seit Jahren rumliegen.
Hilflos schrieb:> Dann variiere die 'Schaltung'
hilfts nix, schadet nix ,
kannst ja probeweise eine Gyrator-Ersatz-Schaltung dazubauen ??
Faktisch kann man dann 1e Kapazität in eine Induktivität umwandeln und
umgekehrt.
Jedenfalls :)
L1 und C1 sind immer variable Betriebszustands- Werte.
C2 ist ein unveränderlicher Wert.
Und R1 (Smith-Papers) wahrscheinlich auch. :(
Danke. Arbeite ja unter w2k ...und bin schon SCHLAUCH
Seite 2: one SYMBOL : piezo with electric -AND- acoustic terminals
Seite 4: TRANSDUCER : reales Modell mit Verstärker B-F (adaptiert an
SPICE) mit R1=1k ->>SmithPapers 6R6 , kein Abbild eines Kristalls, aber
immerhin mit dem Punkt 'i-deform'.
Nirgends ist hier eine 'Piezoschaltung'
Abdul K. schrieb:> Da gibts ein komplexes Modell> für EINEN Kondensator mit allen relevanten parasitären Elementen.
Wie willst eine veränderliche Spule plus einen veränderlichen
Kondensator - die durch einen Gyrator verbunden zu sein scheinen : in
einen (1) "KONDENSATOR" packen ?
Da sind die Transistoren noch gar nichtmiteinegerechnet
1e rauch ich noch..
Machs wie Herr Dr. Feinmechaniker, denk nach darüber und schreib mit
eigenen Worten nieder was dir durch den Sinn geht, oder leg eine
Zeichnung bei.
Wo ist das reine - nackte - unverfälschte Piezokristall -Modell in
LTspice.?
Daher. Gute Nacht.
Abdul K. schrieb:> Allerdings weiß ich nicht so recht, wie man das formal machen würde.> Einen Proportionalfaktor habe ich im Schaltbild oben errechnet. Nur> leider stimmt der schlechter als meine Handarbeit. Für R habe ich noch> weniger Plan. grübel.
Einfach korrekt umrechnen, dann paßt es perfekt ;-)
Ok, aber meine iterativen 42mOhm passen besser als deine 10mOhm! Wo ist
der Fehler?
Kurioserweise habe ich mit meinem f für L und C fast die richtigen Werte
bekommen. Sozusagen gute Startwerte.
Abdul K. schrieb:> Ok, aber meine iterativen 42mOhm passen besser als deine 10mOhm! Wo ist> der Fehler?
Was meinst du mit passen? Die drei Kurven liegen doch exakt
übereinander.
Anbei nochmals eine kleine Korrektur. Der mechanische Widerstand ist ja
nicht wir irrtümlich von mir eingesetzt 100 Ohm sondern 100 m/Ns. Das
ergibt bei korrekter Umrechnung einen ohmschen Widerstand von 40 mOhm.
Wenn die Messverfahren für Schwingquarze hier anwendbar sind:
https://www.axtal.com/Deutsch/TechnInfo/Quarzkochbuch/
vor allem Kapitel 4 "Messtechnik von Schwingquarzen",
aber auch Kapitel 3 "Prüfungen an Schwingquarzen"
(Ich finde besonders den amtlichen Falltest S.52 beeindruckend)
Abdul K. schrieb:> Deine Starthilfe...
Eigentlich hast eh recht:
Man weiß nicht mehr, WER WAS wollte
und warum das alles hier so dermaßen entartet ist.
Joe G. schrieb:> Anbei nochmals eine kleine Korrektur. Der mechanische Widerstand ist ja> nicht wir irrtümlich von mir eingesetzt 100 Ohm sondern 100 m/Ns. Das> ergibt bei korrekter Umrechnung einen ohmschen Widerstand von 40 mOhm.
Na da liegst du ganz nah an meinen 42mOhm. :-)
Wenn du diese Meßanordnung
Beitrag "Re: Resonanzbestimmung eines Piezowandlers" (frei
nach JoeG.)
in eine Simulation eingibst, also einen Widerstand parallel schaltest
und den Strom mißt, was kommt dabei heraus ?
Wobei es (vorerst) unerheblich ist, (Impedanzgangmessung), ob später
über
einen "Piezo"-Ersatzwiderstand das Verhältnis U/Z festgelegt wird -
und so die Spannung = Impedanz gemessen wird.
Sind dabei die Übertragungen eines realen -Meßergebnisses-
in die LTspice-Welt und wieder zurück in unsere Welt
deckungsgleich ?
Denn
wenn man dem bisherigen Diskussionsverlauf folgt, kommen da doch
berechtigte Zweifel auf .
Hilflos schrieb:> in eine Simulation eingibst, also einen Widerstand parallel schaltest> und den Strom mißt, was kommt dabei heraus ?
Es kommt nichts raus, weil kein Strom fließt. In der Gyratorschaltung
sind ja gerade die beiden Größen I und F die unabhängigen Größen. Aber
vielleicht verstehe ich deine Frage auch nicht. Was möchtest du den
messen oder bestimmen?
Eine Simulation soll per definitionem die Wirklichkeit abbilden,
und nicht: eine Simulation die Wirklichkeit zurechtbiegen .
Weil sonst ist LTspice ein
Dreht-munter-An-den-Knöpfen-Spielzeug .
(siehe Bild) :D
. -a gibts deutlich lustvollere "Wirklichkeitskongruenz"
Joe G. schrieb:> Gyratorschaltung
Hast die jetzt dazwischengebaut? Und funktionierts (deshalb)?
Hilflos schrieb:> Hast die jetzt dazwischengebaut? Und funktionierts (deshalb)?
Schaue dir die Schaltung mit den gesteuerten Stromquellen nochmals an
und versuche sie zu verstehen. Das ist der Gyrator!
Schau, ich verstehe das nicht. Für Elektrik ist eine spezielle
Denkstruktur nötig, die viele Menschen NICHT haben.
Wie kann 'etwas' durch alle diese 'Kanäle' -gleichzeitig- fließen ohne
jemals zusammenzustoßen? Das übersteigt jegliche Vorstellungskraft.
Ein Verkehrsnetz, das verstehen viele, aber viele kein Stromnetz.
Seit ich DAS weiß, kann ich fast jegliches Zeug reparieren. Und zwar
deutlich schneller als die meisten 'Elektriker' hier .
Es ist wie gesagt die menschlich-individuelle Denkstruktur, die dazu
führt, daß Leute wie ich Leuten wie Euch 'suspekt' sind. Das beruht aber
auf Gegenseitigkeit. Pflichtest Du mir bei ?
Unabhängig davon, daß die Diskussion meilenweit entartet ist, damit DU
DAS besser verstehst: DU postest ein Bild mit (vorbildlichem) Text,
darüber steht "Meßschaltung" jaSuuuPer! herunterkopiert. Nur, wo wird da
was gemessen? Da ist ein Generator, na net, ein paar Bauteile, was soll
der Blödsinn? Ah Ha. L1 : mechanische Steifigkeit in N/m Also doch
keine "Meßschaltung"
NUN ergibt 1 Wort das andere, ehydra schaltet sich dazu, völlig
verzweifelt, du hast 'plötzlich' die falschen Werte eingegeben, das
ganze Zeug scheint hinten und vorne einfach nicht zu stimmen
SOFORT werden irgendwelche 'Papers' gepostet, wichtig!, und die dazu
notwendigen obligatorischen Links , denen es, wenn nicht schon
elektrisch, so zumindest der menschlichen Logik ermangelt
IN CONCLUSIO:
Wenn 'hier' ein Gyrator sein soll, dann muß der Gyrator selbst auch aus
einigen Bauteilen bestehen. Ich kann diese nirgends erkennen.
LOGISCH führt bisher kein Weg aus der Wirklichkeit in die Simulation
Joe G. schrieb:> Es kommt nichts raus, weil kein Strom fließt.
Also braucht man an einen Piezo keinen Strom anschließen.
Weil der Hersteller vergessen hat, den Gyrator einzubauen
Herbert ist sicher weg und wir weit in unsere geliebten Gefilde
entfleucht.
Das ist keine Meßschaltung, sondern ein Ersatzschaltbild eines Piezos.
Gemessen wurde wohl früher irgendwie.
Ich habe ja vorgeführt, daß man den Gyrator komplett umwandeln kann und
damit ist er weg.
Nun könntest du es einfach nachbauen. Hättest ein Gebilde, was sich
ELEKTRISCH nach außen wie ein Piezo verhält, aber es ist kein Piezo.
Abdul K. schrieb:> Herbert ist sicher weg
Ich muß dir ehrlich sagen, wenn du es 'da' zu etwas bringen willst, mußt
dich ordentlich reinknien . Ich erinnere mich an eine Diskussion, da
begann alles genauso harmlos und am Ende war der Scrollbalken so dünn,
daß man ihn mit dem Mauszeiger kaum traf .
Sieh mal 'Piezoelektriztät', Materialien (der halbe! menschl.Körper ist
piezoeletrisch), Anwendungen? ein Feld ohne Ende (), Gyratoren,
OP-Schaltungen,
Also wenn du mit deinem LTspice zufrieden bist und es halbwegs sinnvolle
Ergebnisse bringt, bleib dabei. Sonst mußt du dich auch noch in die
'Übertragungsmaterie' reinknien - und DORT hilft sicher keiner ohne
Kleingeld .
Also, entweder man erforscht dieses Gebiet selbst oder man läßt besser
die Finger davon
?
Ich hab grade meinen Raspi parallel laufen, um mich auf die 'Schlacht um
Midland' vorzubereiten.
Und mich ganz deutlich an damals erinnert
Hilflos schrieb:> Jedenfalls :)> L1 und C1 sind immer variable Betriebszustands- Werte.> C2 ist ein unveränderlicher Wert.> Und R1 (Smith-Papers) wahrscheinlich auch. :(Joe G. schrieb:> In der Gyratorschaltung> sind ja gerade die beiden Größen I und F die> unabhängigen> Größen.
unabhängiger Größen-Witz Ohne Kommentar.
Michel M. schrieb:> Ein paar Ergebnisse ...
SO wirst es in der Wissenschaft aber nicht weit bringen.
Erzähl uns einfach mal kurz, auf ein oder zwei Seiten, was dort
drinsteht
Hilflos schrieb:> unabhängiger Größen-Witz Ohne Kommentar.Hilflos schrieb:> SO wirst es in der Wissenschaft aber nicht weit bringen.
Ich unterscheide bei Diskussionen immer Polemik und wissenschaftliche
Diskussionen. Polemik wird am Stammtisch geführt und verfolgt nicht den
Zweck der Erkenntnis. Die wissenschaftliche Diskussion bedient sich
einer eigenen Sprache, in unserem Fall die der Mathematik und der
Physik. In dieser Sprache haben „unabhängige Größen“ eine genau
zugeordnete Bedeutung, übertragen auf unser Beispiel der Zweitortheorie
(Vierpoltheorie) geht es dabei um die Existenz unterschiedlicher
Matrixformen. Existiert eine Admittanzmatrix dann müssen die
Ausgangsgrößen (bei uns die Kraft F und der Strom I) voneinander
unabhängig sein. Nutze ich z.B. die Hybridmatrix (H-Parameter) dann habe
ich eine andere Unabhängigkeit.
Der von mir eingeführte Gyrator ist deshalb für die Modellbildung
notwendig, weil zwei physikalische Teilsysteme (mechanisch – elektrisch)
direkt über einen physikalischen Effekt miteinander gekoppelt sind. In
einer einheitlichen Beschreibung bedarf es dafür ein einheitliches
Modell. Das dieser Erkenntnisprozess nicht einfach war und zudem
physikalisch sehr bedeutend, zeigt die Vergabe des Nobelpreises (1968)
an Lars Onsager für diese Entdeckung.
Zurück zum Ausgangspunkt des Themas.
Die Frage lautete, wie die Resonanzfrequenz eines (Ultraschall)
Piezowandlers messtechnisch bestimmt werden kann. Laut Vermutung durch
die Messung eines Stromminimums.
Diese Frage wurde recht schnell mit der Messung des Strommaximums
beantwortet. Mein Beitrag lieferte ein Modell eines Piezowandlers mit
welchen man in einem Simulationssystem diesen Effekt messtechnisch
nachweisen kann, bzw. nun auch andere Messungen durchführen kann. Das
dieses Modell als Grundschaltung einen Gyrator beinhaltet, liegt an der
physikalischen Natur des Wandlungsprinzips. Wenn man dieses Bauteil
nicht mag, so kann es durch isomorhpe Transformation reduziert werden
wie das Ersatzschaltbild von Abdul K zeigt. Das beide Systeme exakt
umgerechnet werden können habe ich auch gezeigt. Damit sollte die obige
Aufgabenstellung gelöst sein.
Joe G. schrieb:> weil zwei physikalische Teilsysteme (mechanisch – elektrisch)> direkt über einen physikalischen Effekt miteinander gekoppelt sind.
Drum wollte ich auf diesen L1-C1-Punkt drücken.
Wenn jemand nicht in der Lage ist, mit eigenen Worten einen (oft)
simplen Sachverhalt (selbst einem Laien) zu erklären, dann kann es mit
seinem Wissen nicht weit her sein . Mir sind seitenlange Link-Posts
daher nicht nur zuwenig, sondern zuwider.
Was soll man deinen -leichtverständlichen und unkürzbaren- Ausführungen
entgegensetzen ?
NICHTS.
Mein Sehr geehrter Herr Doktor Feinmechaniker.
Joe G. schrieb:> Abdul K. schrieb:>> So aus dem Zusammenhang gerissen, ist das echt schwer verdaulich.> Hier mal was zum reinlesen (hören)> http://www.mb.eah-jena.de/page/de/fachgebiete/mechatronik/studium/gme2>> Morgen gibt es eine Vorlesung zu den Piezowandlern. Ich stelle den Link> bei Interesse mal hier rein.
schade der Link scheint nicht mehr zu gehen
er hat es gut erklärt .... :-(
Joe G. schrieb:> Diese Frage wurde recht schnell mit der Messung des Strommaximums> beantwortet.
Sry war eine Weile Abwesend und ihr habt ja hier rege Diskutiert wie ich
sehe.. habe mich indess auch tiefer in die Materie eingelesen. Was ich
unteranderem "erlesen" habe ist das man den Transducer sowol am Strom
Max- als auch Minimum betreiben kann. Beim Strom Minimum dann eben mit
deutlich höherer Spannung.
Mit meiner im Eröffnungsbeitrag skizierten Schaltung in der ich die
Spannung parallel zum Piezo Wandler messe erziehle ich jedoch andere
Resonanzpunkte als wenn ich den Strom über den Spannugnsabfall eines
Reihenwiderstandes Messe - klar die Kurve ist hier invertiert aber die
Resonanzen weichen um ein paar kHz ab.. Woran liegt das? Und warum soll
man nur mit einer 1V Spannung messen? Gehen 5V nicht auch? (Wegen dem
höheren Störspannugnsabstand wären mir 5 oder 10V lieber)
MFG
Michel M. schrieb:> selten gibt es zu Fragestellungen einen genau passenden fertigen BerichtAbdul K. schrieb:> Hast du das verstanden? Also ich nicht.
An Link-Bluffs gibts --grundsätzlich-- NICHTS zu verstehen.
Hier ein bedeutsamer Link zu einem Herrn, der wenigstens 1 Satz
verständlich in seiner Muttersprache artikulieren kann:
Herbert schrieb:> Woran liegt das?
Vermutlich am "Glauben. Dass die Anderen besser sind als man selbst. !
Ich bastle mir gerade einen Meßadapter für Lautsprechermessungen
(Cinch/Bananen/usw), habe den Monacor (Piezo-Audio-HORN!) nochmal mit
den dämlichen Krokoklemmen andersherum gemessen. Falls es dir hilft:
(vgl.oben)
2,0 Vpp + 10R par. , erst I + U/ohne I , µA + mV
100..2200Hz: 4500µA + 117mV , mit 3-4 kleinen Abweichungen
3,2k: 3350 + 88 ,, 4k: 2230 + 51 ,, 5k: 1130 + 26 ,, 6k: 120 + 12 ,, 7k:
53 + 5,5 ,, 8k: 29 + 2,4 ,, 16k: 9 + 2,4 ,, 26k: 14 + 0,22 ,, 30k: 8 +
0,19 ,, jedenfalls bis 50-60k fällts noch weiter bis ?? 5 + 0,08?
Nach Theorie sollte sich ein Piezo mit einem 10R-parallel wie ein
10R-Chassis verhalten. Also weichentechnisch auch abgetrennt werden
können bzw. DIREKT SOLO an einen Amp angeschlossen werden können.
Jedenfalls ist erkennbar, daß der Impedanz-VERLAUF in gewissen Bereichen
mit Parallelwiderstand deutlich gleichmäßiger verläuft als OHNE .
Vor Fertigstellung der "Meßapparaturen" meß ich gar nix mehr.
Saubere Kontakte und saubere Verbindungen sind essentiell.
Aber oft lernt man beim Husch-Pfusch mehr als beim i-Tüpferln .
Was mir noch aufgefallen ist, daß sich der Übetragungsbereich durch den
10R offensichtlich etwas nach unten erweitert hat.
Ich kann mich aber nicht -genau erinnern-..
Herbert schrieb:> die Resonanzen weichen um ein paar kHz ab.. Woran liegt das?
Eine Dämpfung des Schwingkreises bewirkt, abhängig von der Größe des
Widerstandes, eine Frequenzverschiebung zu niedrigen Frequenzen. Diesen
Effekt kann man u.a. dafür nutzen genau die Dämpfung zu bestimmen.
> Und warum soll man nur mit einer 1V Spannung messen? Gehen 5V nicht auch?
Selbstverständlich kannst du auch mit 5V oder 10V messen. Ich nutze in
der Simulation gerne 1V weil ich damit gut normieren kann.
Danke an
.
Joe G und (für die Linkkorrekur)
Ps.: gibt es den anderen noch ?!
Da gab es noch ein paar schöne pdfs zu diesen Vortägen .. ?!
.
Günter Lenz (konzentrierte Info)
.
für die Links und Infos .... :-)
hier der Versuch den Bericht schnelle in eine einfache Kurzfassung zu
bringen .... auf Eintragen der Formeln wurde aus Zeitgründen verzichtet
... :-)
„
Entwurf und Analyse von Leistungswandlern für piezoelektrische
Hochleistungs Ultraschall-Wandler
von Pooya Davari1, Negareh Ghasemi1, and Firuz Zare2
Das schwierigste ist die Impedanz und die Resonanz gekapselter Piezo
Aktoren für bestimmen.
Normalerweise werden zwei Arten von Resonanzen
fr die Resonanz-freq und
fa die Anti-Resonanzfrequenz
angegeben.
Diese sind wichtig um Aussagen über das Bauteil selbst zu erhalten.
Bei Resonanzen wird die elektr. Energie am effizientesten in mechanische
Energie gewandelt.
Deshalb ist es wichtig diese Frequenz und die Systemeigenschaften des PA
genau zu bestimmen.
Aber es sind Mehrfach-Resonanzen zu messen, aber nur die Hauptresonanzen
werden verwendet und nur sie sind die entscheidenden, die auch noch
durch „Umwelteinflüsse“ beeinflusst werden.“
Deshalb ist es nach seiner Meinung wichtig diese Hauptresonanzen
abschätzen zu können.
Dazu verwendet er mit einem best. Impulverhältnis 1kHz 10% Pulsbreite
weißes Rauschen (Breitbandsignal) „ Abb 3 .
„Vorteil dieses Signals .... Bei „keiner" freq ist die Leistung 0
Der Frequenzgang des Ausgangsstroms wird durch dieses Eingangssignal
moduliert.
Aber da das Spektrum nicht ideal ist muß die Impedanz Antwort berechnet
werden.
Impedanz-wert gleich Anregungsimpuls und –Strom (Eingang) zu
Ausgangssignal ...
Die Antwort wir mit dem Stromsensor als diskrete Werte gemessen.
Nach der Erfassung der Signale wird die FFT der beiden Signale nach 1
berechnet:
Die Spannungs- und Stromsignale der FFT-Ausgänge werden mit ihren
Konjugierten gemäß Gleichung (2) multipliziert und schließlich wird die
Impedanz auf der Grundlage von Gleichung (3) berechnet.
Fs bezeichnet die Abtastfrequenz und N ist die Anzahl der FFT-Punkte.
Resonanzfreq entsprechen den lokalen (oder relativen) Minima der
piezoelektrischen
Impedanz. P ( f ) z′ (die Ableitung von P ( f ) z )
und Auffinden aller Punkte, an denen
P ( f ) z′ das Vorzeichen von - in + ändert. Wie
Im letzten Schritt wird bei den extrahierten Frequenzen eine Sortierung
auf der Grundlage der Größe von P ( f ) z durchgeführt.
Danach folgt die Beschreibung des rechn. Algorithmus Verfahrens Abb. 6
Darin ist R eine Konstante, die die Anzahl der zu extrahierenden
Resonanzfrequenzen definiert.
Experimentelle Ergebnisse
Es wurde ein Leistungs- Resonator mit 3 dominanten Resonanzfrequenzen
verwendet.
Die Werte wurden zwischen 30-80kHz gemessen und das Rauschen, im System
wurde mit einem Tiefpass mit einer Grenzfreq v. 100khz reduziert.
Bei den Resonanzfrequenzen ist das Impedanz Minima und eine
Strom-Zunahme zu verzeichnen.
Frequenzverhalten in Abb7 Berechnet wurde mit Matlab
Die Abtastfrequenz betrug 2 MHz und die Anzahl der FFT-Punkte, N,wurde
auf 1024 gesetzt.
Weiterhin würde ein 2-Ultraschall-Schnittstelle“ in Betracht gezogen und
ein Paar der piezoelektrischen Wandler als Sender und Empfänger
gegenüber gestellt .. und in Wasser getaucht ...“
Sein Ergebnis...
„eine gute Meßmethode ..
besonders bei strukturellen und umweltbedingten Veränderungen zu
Schwankungen der Resonanz Frequenzen des Geräts führen.
Daher ist die Verwendung eines Algorithmus, der Resonanzfrequenzen
extrahieren kann ohne zusätzliche Schaltungen besonders günstig.“
Soweit der Bericht .....
sein Verfahren ist ein klassisches Verfahren der Systemtheorie zur
Beschreibung von unbekanntem Verhalten von Elementen mittels einer
Übertragungsfunktion ...
Hier eine Kurzerklärung hierzu...
https://www.youtube.com/watch?v=1Ej5ojHW6mM
die Zusatzinfos betreffen noch die Signalauswertung.......
Michel M. schrieb:> Normalerweise werden zwei Arten von Resonanzen> fr die Resonanz-freq und> fa die Anti-Resonanzfrequenz> angegeben. Bei Resonanzen wird die elektr. Energie am> effizientesten in mechanische Energie gewandelt.> Bei den Resonanzfrequenzen ist das Impedanz Minima und> eine Strom-Zunahme zu verzeichnen.
Die effiziente Umwandlung von Energie hat wohl mit dem erzeugten
Schallpegel nix zu tun. Oder dem Frequenzgang. Weshalb sehr wohl
zwischen 'Schwingquarzen' und Lautsprechern unterschieden werden sollte.
Ein Ultraschallwandler zählt sicher zur Kategorie Lautsprecher und nicht
zu 'Schwingquarzen' .
Wie Messungen an realen Bauteilen zeigen, sind die beobachtbaren
Einflußgrößen wie Halterung, Materialien, Gehäuse etc. essentiell. Man
wird daher bei -demselben Kristall- zu unterschiedlichen Meßergebnissen
kommen, wobei auch die Umgebungsparameter berücksichtigt werden müssen .
Übrigens, wenn du die Texte noch ein bißchen zusammenziehst, wären sie
leichter verständlich. Und Du wirst beim Schreiben mehr lernen als beim
Lesen. Oder in einer höheren Stufe: Lernen durch Lehren !
Herbert schrieb:> Und warum soll> man nur mit einer 1V Spannung messen?
Läßt man das bisher präsentierte Kritzel-Kratzel mal außer acht
ist es sehr wohl wesentlich, mit welchen Spannungen oder Strömen etwas
gemessen wird. Piezo-Hörschall-Lautsprecher dürfen üblicherweise bis
25V~ belastet werden. Bei solch hohen Spannungen und Lautstärken treten
-nicht auszuschließen- noch ganz andere Effekte auf als beabsichtigt.
Zähmen wir unser lahmes Pferd nochmal auf:
Du hast einen Ultraschall --wandler--, also einen fertigen
'Lautsprecher', den du irgendwo draufschraubst. Ultraschall beginnt
bereits bei ~10kHz und endet irgendwo im Himmel. Mein Audio-Horn läßt
sich (offensichtlich) auch auf 60kHz betreiben. Wenn also die Behauptung
richtig ist, daß die Resonanzfrequenz (siehe vorigen Beitrag) dort
liegt, wo mit minimalem Aufwand maximales Ergebnis erzielt wird, kann
man rückschließen, daß sich "Lautsprecher" bis in den nahen MHz-Bereich
betreiben lassen könnten. Gut, davon haben 'wir' nichts !
Man darf annehmen, daß auch dein Wandler kein 'Ultraschall'-Lautsprecher
ist, sondern ein ganz normaler Piezo-Lautsprecher. Also auch als solcher
mal fungieren könnte, wenn das Gehäuse es zuläßt.
Mich interessierte die Frage, was dich an der 'Resonanzfrequenz' deines
Wandlers dermaßen reizt?
Klar ist, zumindest mir klar, daß solche Wandler, wenn sie nun
tatsächlich in solche Frequenzbereiche vorstoßen können,
--ausschließlich-- mittels Weichen oder in einem engen Frequenzband
betrieben werden sollten.
Am Günstigsten wird wohl sein, daß du dein Ding mal mit einem
Frequenzgenerator testest, auch mit unterschiedlichen Wellenformen (zB
Rechteck ist für die Ohren angenehmer als Sinus). Da AWG´s sowieso nur
max. 20Vpp = 7,07 Vrms leisten können, wirds wohl keine Probleme geben.
Ob der Kristall ohne Parallelwiderstand und Weiche 'aufschwingt', kann
ich nicht sagen. Denn --theoretisch-- müßte im Reiniungsgerät auch ein
Frequenz-/Rauschgenerator verbaut sein, oder im Wandler selbst.
Gegebenenfalls kannst es ja auch zerlegen, -wenns sowieso (halb-) defekt
ist
Helfen, aus den oben erwähnten Gründen, wird dir dabei wohl niemand
können.
Es ist ein realer Bauteil und da versagen nicht nur sämtliche Theorien,
sondern auch gutgemeinte holprige Simulationen mit -nach Gewürzen
duftenden- Werbe-Programmen !
Korrekt betrachtet wäre das also kein Ultraschall- Wandler,
sondern ein Schall-Vibrations-Wandler .
Erst wird vom Piezo Spannung in Schall gewandelt,
dann Schall in Gehäuse-Vibration -
und diese ergießt sich in das Wasserbad in wohligen Schauern..
Technisch wohl
ein Piezo-Druckkammer-Lautsprecher .
@Hilflos
Eine Kurze Bemerkung, dann möchte ich es dabei belassen.
1.) Ich habe den Eindruck, du bewegst dich zu sehr in der
Lautsprecherblase. Ein Piezowandler ist zunächst einfach ein Wandler
elektrisch-mechanisch über den piezoelektrischen Effekt. Exakt dieses
Verhalten und nur dieses Verhalten ist im Modell beschrieben. Technische
Anwendungen dieses Wandlerprinzips sei es ein Lautsprecher, ein
Aktuator, ein Schwingquarz, ein Füllstandssensor, … bedürfen weiterer
spezifischer Modellerweiterungen. Es ist also wenig hilfreich immer
wieder auf dem Lautsprecher rumzureiten, wenn dieses Modell nicht zur
Debatte steht und auch noch nicht mal ansatzweise hier diskutiert wurde.
2.) Alle bisherigen Modellvorstellungen gehen von linearen Modellen aus.
Somit sind alle physikalischen Größen (also auch die Eingangsspannung)
beliebig in ihrer Größe wählbar. Dem Modell sind sozusagen 1V oder
10.000V egal. Möchte ich jedoch nichtlineare Effekte berücksichtigen, so
muss ich sie in das Modell mit aufnehmen. Für viele technische Fälle
reicht jedoch oft die Betrachtung des Kleinsignalverhaltens aus, um
wesentliche Erkenntnisse zu gewinnen.
Joe G. schrieb:> wenn dieses Modell nicht zur Debatte steht
Du kannst dich ja gerne -wieder mal- elegant aus dem Verkehr ziehen..
Ich lasse mir gerne die 'Lautsprecherblase' von dir vorwerfen, dann muß
ich aber auf deiner 'Modellblase' herumhüpfen:
Was willst mit deinem (angeblichen) Piezo-'Daten-Modell' ! Also
Gewicht-C2, Elastizitätsmodul-L1, sowie Kapazität-C1 und
Innenwiderstand-R1, welchem -realen Bauteil- liegen diese Daten
zugrunde?
Oder wolltest einfach nur µC- "Wissenschafts-Simulation" betreiben? P
Wie du richtig sagtest: in der Wissenschaft gibt es KEINEN Pardon mit
Schummeln !
Joe G. schrieb:> Dem Modell sind sozusagen 1V oder 10.000V egal.
Wenn Dein Modell -- 10kV? -- ohne Schaden überlebt, dann kann es mit
deiner Simulation nicht weit her sein. Eine Simualtion hat per
definitionem den Zweck DIE WIRKLICHKEIT - präzise - ABZUBILDEN.
Fakt ist, daß Herbert mit einem (unbekannten) realen Bauteil ein Problem
hat. Dieses Bauteil habe ich in meinem letzten Beitrag analysierend
beigebracht, wobei es unerheblich ist, ob es sich nun um das Gleiche
oder gar Dasselbe (Modell) handelt.
Da es sich, seinen Angaben zufolge, um einen (ugs:) Piezo-Schallwandler
handelt, sollten wir mal die Konstruktion rund um den eigtl.
Schallerzeuger unter die Lupe nehmen. Und die Simulationsmatrizen sodann
an die neuen Erkenntnisse: anpassen ... und RUN
dazu lade ich dich herzlich ein!
Joe G. schrieb:> und auch noch nicht mal ansatzweise hier diskutiert wurde.Joe G. schrieb: später. ..
> Das dieser Erkenntnisprozess nicht einfach war und zudem> physikalisch sehr bedeutend, zeigt die Vergabe des Nobelpreises> (2022) an (Dr.Feinmechaniker) für diese Entdeckung.
Das was ich mich auch fragte, ist, woher dies Modell stammt ?
Ich muß jetzt schlafen
@ Herbert: Vielleicht kannst uns ein paar Bilder auch vom Gerät posten
Sorry für den holprigen Text .
Mir ist es egal,
ich habe trotz viel Zeitaufwand zwei Probleme klären können.
a) Ultraschall-Reiniger
b) Piezo-Hörner-Betrieb
--------------------------------------------------------
Hilflos schrieb:> welchem -realen Bauteil- liegen diese Daten zugrunde?
Der Beschleunigungssensor KD35 diente hier als Vorlage.
> Eine Simualtion hat per definitionem den Zweck DIE WIRKLICHKEIT - präzise - >
ABZUBILDEN.
In diesem Fall gehen unsere Ansichten auseinander ;-)
Joe G. schrieb:> Hilflos schrieb:>> welchem -realen Bauteil- liegen diese Daten zugrunde?>> Der Beschleunigungssensor KD35 diente hier als Vorlage.>
Aha. Scheint was uraltes zu sein. Immerhin ein paar technische Daten
gibts:
https://www.ostron.de/Mechanik/Schwingungsaufnehmer-KD35-Accelerometer.html
Allerdings schreiben die von einer wesentlich höheren Resonanzfrequenz.
Sobald man den anschraubt, müßte man das Modell wieder erweitern.
Herbert schrieb:> habe mich indess auch tiefer in die Materie eingelesen. Was ich> unteranderem "erlesen" habe ist das man den Transducer sowol am Strom> Max- als auch Minimum betreiben kann. Beim Strom Minimum dann eben mit> deutlich höherer Spannung.
Je nach dem arbeitet er in der Gesamtschaltung (inklusive Oszillator) in
Serien- oder Parallelresonanz. Die Phasenlage sollte auch betrachtet
werden.
Da sich offensichtlich keiner von ein paar Scharfen Worten beunruhigen
läßt, machen wir ein bisschen weiter:
Ich glaube nicht, daß 'unsere Ansichten' gar weit voneinander abweichen,
das Problem liegt halt meist in der (unzulässigen) Vereinfachung von
Sachverhalten. Korrekt müßte das 'Bauteil' also mit
'KD-35-Accelerometer' beschriftet werden. Da es das nicht ist, ist es
unerheblich ob die Resonanzfrequenz(en) nun höher liegen oder nicht.
JEDENFALLS kann man nicht daran herumdrehen wie man will. Und ob JoeG.s
Bauteil mit veränderten Daten gleich gut funktioniert, sei
dahingestellt.
Man kann weder dem Hersteller noch JoeG. einen Strick daraus drehen.
Sobald man den KD-35 'irgendwo --draufbaut--' , müßte man das Modell
wieder verändern. Oder erweitern: wie ehydra sagt.
Die Simulation ist immer nur so gut, wie es das Modell ist, sagt Gauder.
Ich habe meinen Carrera-Ultraschall-Reiniger, zur Verifizierung meiner
großen Klappe, einer Inspektion unterzogen. Soferne ich mich recht
entsinne, war es schon NEU so: Da drin ist ein kleines Kugerl, das hüpft
auf-und-nieder. Oder kreist... Aufgrund welchen Konstruktionsprinzips
auch immer.
Der w.o. abgebildete PIEZO -Wandler wäre jedenfalls ein deutlich
günstigeres Demonstrationsobjekt in Simulationen, weil er sich doch
recht einfach berechnen läßt. Falls man sich nicht zu weit aus dem
Fenster lehnt: Ein Piezo sitzt als Druckkammerlautsprecher in seinen
zwei üblichen Kammern und strahlt in eine geschlossene 'hornartig
erweiterte' Druckkammer. Dadurch kann eine Simulation der
'Umgebungsparameter' eines üblichen --offenen-- Horns entfallen .
@ehydra: ...also die der variantenreichen Strömungsgeomatrien von
(Audio-) Hörnern.
Nur wer soll das machen und wozu ?
In den amaZoo-Scrolleisten haben alle Piezo-Vibratoren
etwa dieselbe Form.
Hilflos schrieb:> Bauteil mit veränderten Daten
Die Frage ist, ob 'dies' grundsätzlich ein Bauteil ist, bei dem man
vorgegebene Daten beliebig verändern kann, so wie bei R-C-L..etc .
Michel M. schrieb:> Weiterhin wurde eine Dual-Ultraschall-Schnittstelle in Betracht> gezogen und ein Paar der piezoelektrischen Wandler als Sender> und Empfänger gegenüber gestellt ..> und in Wasser getaucht ...“
Der gezeigte Carrera-Wandler scheint mit quickanddirty zu sein.
Die Wandler, die ich bisher sah, hatten alle noch ein präzise gedrehtes
"Gegengewicht" an der Unterseite. Weil das bei einem wegen abgelöstem
Klebers abgefallen war, hatte das Bad nur noch reduzierte Leistung. Der
Epoxykleber war interessanterweise noch mit Bronzepulver vermischt
(Verbesserung der Schall-Leitung?). Nach gutem Entfetten klebte ich das
Gegengewicht mit einer möglichst dünnen Schicht UHUplus bei 80°C wieder
an, das Bad arbeitete wieder kräftig.
Ich hatte mal ein Paper über die Berechnung von Sonotroden in der Hand.
Die umfangreichen Formelsätze habe ich aber nur überflogen und erkannt,
daß Leistungs-Ultraschall nur was für Spezialisten ist. Sowas baue ich
NICHT.
Gruß - Werner
Werner H. schrieb:> Die umfangreichen Formelsätze habe ich aber nur überflogen und erkannt,> daß Leistungs-Ultraschall nur was für Spezialisten ist.Abdul K. schrieb:> Da kommt man mit Hobbymitteln sicherlich schnell an> harte Grenzen.
eben ,weshalb 'auch wir' mit unserem Latein am Ende sind.
Das Bronzepulver dient der akustischen Anpassung beider
unterschiedlicher Medien. Im Prinzip das Gleiche wie eine
lambda/4-Schicht in der Optik. Manche verwenden da auch Glashohlkugeln
und andere lustige Dinge.
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