Hallo allerseits! ich habe hier einen Fledermaus Detektor von Franzis. https://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/Fledermaus4.html Nachdem ich damit etwas gespielt habe, möchte ich das alles genauer verstehen, denn eigentlich sollte er als Basis dienen um etwas zu lernen. Es geht erst mal um den Eingang. Könnt ihr mir genauer erklären, wie das funktioniert? Ich versuche mein Verstandenes zu schreiben und wenn ich voll daneben liege, bitte ich um Berichtigung. Erste Frage ist wie genau jetzt der Arbeitspunkt von dem Transistor eingestellt wird: Versorgt wird das über einen 5V Regler, d.h. über die 470k fließen so ungefähr 10 uA in die Basis. Je nach beta des Transistors (so 300 gesagt) ergibt das 0.3 mA Kollektorstrom. Ergo am Kollektor 3V. Also so grob in der Mitte der Versorgung... Leitet der Transistor mehr, fällt Uc und damit fließt weniger in die Basis was den Arbeitspunkt stabilisiert. Wie berechnet sich denn jetzt die genaue Verstärkung für das Ultraschall Signal? Das verstärkte Signal ist dann AC gekoppelt an den Eingang des IC, aber wenn ich da die Grenzfrequenz haben will: ist das 3,3n und 1k? da stehe ich auf dem Schlauch. Auch der 1 nF Kondensator ist mir nicht ganz klar. Eigentich eher gar nicht. Als letztes: Ich würde mich über Ideen und Vorschläge freuen, was ich an der Eingangsverstärkung modifizieren kann. Gibt es bessere oder einfach andere Schaltungen, die empfindlicher sind? Oder sparsamer? oder ähnliches? Vielen Dank für die Hilfe, ich hoffe ich bekomme Input für mein hands-on Abenteuer!
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Mein (bescheidenes) Verständnis liefert mir hierzu nur noch ein paar Seltsamkeiten. Ich weiß nicht wozu der 1k Widerstand am Emitter dient, weil mit dem Elko zur Versorgung hebt er damit nur stabil das Potential. Der 1nF von von B zu E könnte hochfrequente Einstreuungen oder Schwingungen vorbeugen. Oben beim Ausgang des Verstärkers ist der 1nF auch vermutlich aus dem gleichen Grund. Für sehr hohe Frequenzen hat man ja einen kapazitiven Spannungsteiler mit kaum einer Abschwächung, für niedrige Frequenzen klar ein Hochpass. Der CD2003 scheint wohl ein Nachfolger des legendären TBA120 zu sein. Ich hab auch schon überlegt einen Fledermausdetektor zu bauen. Ich bin aber noch am Ringen, ob ich nicht einen schnellen Sampler (200kHz) mit Speicher baue, 5 sek aufnehme und mir das dann mit 1/10 Geschwindigkeit anhöre... Ist sicher wesentlich besser aber viel aufwändiger.
Der Daniel schrieb: > Gibt es bessere oder einfach > andere Schaltungen, die empfindlicher sind? Oder sparsamer? oder > ähnliches? Die Schaltung muss sich in erster Linie nach dem verwendeten Mikrofon (Empfindlichkeit, Frequenzgang) richten. Oft liegt deren Empfindlichkeit bei +/- 50 dbV pro Pascal (Elektret). Was den Frequenzgang betrifft, fallen die meisten Elektretmikros (ECM) oberhalb von 10 - 20 kHz mit 12 dB/Oktave ab - MEMS-Mikros weisen abhängig von der Konstruktion flache Frequenzgänge bis manchmal über 50 kHz auf (Knowles hat IMHO ein digitales MEMS bis ca. 80 kHz im Angebot). Der erste Schritt wären also Auswahl/Erwerb eines geeigneten Mikros - ein weites Feld. Mehrere kommerzielle Fledermaus-Detektoren arbeiten mit dem FG-23629 von Knowles - ein ECM mit 2.54 mm Kapsel-Durchmesser. Leider lässt sich Knowles diesen Winzling teuer bezahlen (~ 30 Euro). Als Alternative bieten sich MEMS-Mikros an, die aber praktisch immer nur mit Reflow zu löten sind. Erschwerend kommt hinzu, dass der Frequenzgang oberhalb der menschlichen Hörschwelle vom Hersteller praktisch nie spezifiziert wird - Versuch macht Fluch und manchmal kluch. Fire Heart schrieb: > Ich bin > aber noch am Ringen, ob ich nicht einen schnellen Sampler (200kHz) mit > Speicher baue, 5 sek aufnehme und mir das dann mit 1/10 Geschwindigkeit > anhöre... Ist sicher wesentlich besser aber viel aufwändiger. Das nennt sich "Zeitdehnung". Ich hab dafür einen FPGA (Artix-7) am Start. Samplingrate: 1 MSp/s - im Augenblick noch ein ADC mit 12bit Auflösung (AD7476A). Als Mikro ein FG-23629 von Knowles, der Verstärker hebt die Frequenz umschaltbar entweder mit erster oder zweiter Ordnung (bis ca. 200 kHz) an, die Gesamtverstärkung beträgt Frequenz- und einstellungsabhängig bis zu 70 dB. Die Signale laufen in den DDR-Speicher des FPGA-Boards, Wiedergabe daraus mit 10- oder 20-fach verlangsamter Wiedergabe über einen USB-Ausgang. Mit dieser Mimik lassen sich Aufnahmen wie diese hier realisieren: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chirps190918-22s2.png / https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chirps190918-22s.mp3 Unter 500 kSp/s würde ich da nicht ran gehen - Zwergfledermäuse starten Ihren Chirp bei 70-80 kHz, anderen Arten bei höheren Frequenzen.
Burkhard schrieb: > Ich hab dafür einen FPGA (Artix-7) am > Start. Samplingrate: 1 MSp/s - im Augenblick noch ein ADC mit 12bit > Auflösung (AD7476A). Als Mikro ein FG-23629 von Knowles, der Verstärker > hebt die Frequenz umschaltbar entweder mit erster oder zweiter Ordnung > (bis ca. 200 kHz) an, die Gesamtverstärkung beträgt Frequenz- und > einstellungsabhängig bis zu 70 dB. Die Signale laufen in den > DDR-Speicher des FPGA-Boards, Wiedergabe daraus mit 10- oder 20-fach > verlangsamter Wiedergabe über einen USB-Ausgang. Heißa, das ist ja die Edel-Version dessen, was ich mir vorgestellt hätte (und vermutlich nie realisieren werde). Da habe ich ja gleich den Fledermausexperten erwischt! Ich hätte in "erster Näherung" mal einen Ultraschallempfänger verwendet, wie er für die Abstandssensoren eingesetzt wird. Vermutlich geht damit erst mal gar nix, oder?
Fire H. schrieb: > mal einen Ultraschallempfänger verwendet, > wie er für die Abstandssensoren eingesetzt wird. Naja, diese Sensoren sind meist nur in einem sehr engen Frequenzband um die spezifizierte Frequenz herum empfindlich (z.B. 40 kHz +/- 700 Hz) - damit erwischt Du nur wenige Rufe/Arten. Interessanter sind da eher MEMS-Mikros, z.B. https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Knowles%20Acoustics%20PDFs/SPU0410LR5H-QB_RevH_3-27-13.pdf (analog) oder https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Knowles%20Acoustics%20PDFs/SPH0641LU4H-1.PDF (digital / PDM)
Hallo, ja, aber vergesst mich bitte nicht... ;-) Also habe noch weiter überlegt. Der 3,3 nF Kondensator sollte den DC level der verstärkten Echos vom Arbeitspunkt auf die 5V Versorgung schieben. Richtig? Dann verstehe ich aber noch immer nicht was der Sinn der 1 nF ist. Aus dem Bauch heraus, klar, eine Frequenzabhängigkeit von dem 1 k Widerstand an dem IC. Dadurch wird die Impedanz kleiner. Aber welchen Effekt hat das? Ansonsten entnehme ich, dass es nicht viel Sinn macht, an dem Verstärker der Ultraschall Signale zu basteln, sondern erst mal andere Mikrofone zu versuchen.
Burkhard schrieb: > Naja, diese Sensoren sind meist nur in einem sehr engen Frequenzband um > die spezifizierte Frequenz herum empfindlich (z.B. 40 kHz +/- 700 Hz) - > damit erwischt Du nur wenige Rufe/Arten. Mit solchen ist aber der vom TO genannte Franzis-Bausatz ausgestattet. Und zumindest meine Haus- und Hoffledermaus wird damit schön erkannt. Wieso nennst du das FG-23629 von Knowles? Das ist doch auch nur bis 10...20kHz nutzbar. Aber ich glaube, der TO wollte nur die Eingangsschaltung verstehen. Er könnte dazu den Teil auch mal in LTSpice nachbilden und so sehen, wie welche Komponente wirkt. Als Start kann er ja hier mal nachschauen: Beitrag "[LTSpice] Realistische Ersatzschaltung Elektretmikro FG-23629" Wenn er einigermaßen professionell Fledermäuse finden und unterscheiden will, dann braucht er das hier: https://www.amazon.de/Wildlife-Acoustics-Inc-Fledermausdetektor-Android/dp/B076VHLCC5/ref=sr_1_3?keywords=fledermaus+Detektor&qid=1571383477&sr=8-3 und ein Android Smartphone/Tablet. Kostet aber ...
HildeK schrieb: > Als Start kann er ja hier mal nachschauen: > Beitrag "[LTSpice] Realistische Ersatzschaltung Elektretmikro FG-23629" Oh, der Beitrag war wohl von dir, Burkhard, und es ging sogar um das FG-23629! Aber auch da sah es doch nach einem Tiefpassverhalten oberhalb von 10kHz aus?
Der Daniel schrieb: > Nachdem ich > damit etwas gespielt habe, möchte ich das alles genauer verstehen, denn > eigentlich sollte er als Basis dienen um etwas zu lernen. Leider vernachlässigt Franzis die Erklärungen in sämtlichen Baubüchern und Bausätzen immer mehr. Bei dem hohen Preis erwarte ich das aber. Der 3,3 nF Kondensator lässt nur AC durch, so dass die beiden Schaltungsteile links und rechts davon eine unterschiedliche Ruhespannung haben können. Der 1nF Kondensator bildet zusammen mit der Ausgangsimpedanz des Mikrofonverstärkers einen Tiefpass, damit das Ding nicht auf Radiowellen reagiert.
HildeK schrieb: > Wenn er einigermaßen professionell Fledermäuse finden und unterscheiden > will, dann braucht er das hier: > https://www.amazon.de/Wildlife-Acoustics-Inc-Fledermausdetektor-Android/dp/B076VHLCC5/ref=sr_1_3?keywords=fledermaus+Detektor&qid=1571383477&sr=8-3 > und ein Android Smartphone/Tablet. Kostet aber ... Da hast Du mich auf eine Idee gebracht. Ich kaufe das Ding und baue das Mikro aus.
Kann jemand ein Bespiel posten, wie die Aufnahme einer Fledermaus (oder generell eines hochfrequenten Signals) dann klingt, wenn man die Schaltung mit einem CD2003 aufbaut. Im Grunde handelt es sich ja um einen Mischerverstärker, der die trigonometrischen Summenfunktionen/Produktfunktionen bemüht, um ein hochfrequentes Signal herunterzutransformieren. Da dies aber nur für rein sinusförmige Signale wirklich mathematisch stimmt, ergeben sich für reale Signale vermutlich jede Menge Artefakte ... und ich frage mich, ob sich das dann überhaupt noch gut anhört...
Fire H. schrieb: > Kann jemand ein Bespiel posten, wie die Aufnahme einer Fledermaus (oder > generell eines hochfrequenten Signals) dann klingt, wenn man die > Schaltung mit einem CD2003 aufbaut. Es gibt jede Menge Youtube Videos, die die Geräusche von Fledermäusen mit dem Franzis-Bausatz (eigentlich von B. Kainka) zu Gehör bringen. Z.B. https://www.youtube.com/watch?v=xc0J8QZNjWc > Im Grunde handelt es sich ja um > einen Mischerverstärker, der die trigonometrischen > Summenfunktionen/Produktfunktionen bemüht, um ein hochfrequentes Signal > herunterzutransformieren. Da dies aber nur für rein sinusförmige Signale > wirklich mathematisch stimmt, ergeben sich für reale Signale vermutlich > jede Menge Artefakte ... und ich frage mich, ob sich das dann überhaupt > noch gut anhört... Es ist ein Mischer, der f_out ausgibt nach der Formel f_out=f_in-f_mischer. Es würde sich für Musik furchtbar anhören, denn dann stimmen die Akkorde nicht mehr. Bei den Fledermäusen hat man ja keinen Bezug :-).
Thomas B. schrieb: > Da hast Du mich auf eine Idee gebracht. > Ich kaufe das Ding und baue das Mikro aus. Hast du gesehen, dass das Gerät 200 Euro kostet?
Um Fledermäuse festzustellen, reicht das Franzis-Gerät. Es knattert halt einfach nur, wenn welche in der Nähe sind. Für genauere Analysen liebäugel ich mit diesem Mikro + Recorder: https://www.dodotronic.com/product/ultramic-384k-ble/?v=2a47ad90f2ae Man kann es eben auch einfach irgendwo anbringen, aufnehmen lassen und dann später analysieren.
Thomas B. schrieb: > Ich kaufe das Ding und baue das Mikro aus. Es wäre wesentlich sinnvoller, das Teil einfach an ein Tablet oder Smartphone zu stecken, die passende App dazu laden und dann bekommst du sogar Infos über die Fledermausart.
Fire H. schrieb: > Kann jemand ein Bespiel posten, wie die Aufnahme einer Fledermaus (oder > generell eines hochfrequenten Signals) dann klingt, wenn man die > Schaltung mit einem CD2003 aufbaut Hier sind Beispiele, die auch mit einem Mischer aufgenommen wurden: http://bertrik.sikken.nl/bat/sounds.htm Zum Vergleich welche mit A/D-Wandler und 10-fach gedehnt: http://www.avisoft.com/animal-sounds/#bats oder original (man hoert nur nix) http://www.avisoft.com/batcalls/index.htm Hier ist auch noch ein Bauplan fuer einen Mixer: http://www.familie-morbach.de/elektronik/fledermaus/f_schaltplan.html Den MSP430 kann man mit einem 555 ersetzen. Das kann man dann in LTspice simulieren, da es da Modelle fuer den NE612 und 555 gibt. Ich habe auch mal die 40Khz Ultraschallempfaenger von Reichelt getestet. Man kann damit schon Signale bis 100Khz empfangen.
Der Daniel schrieb: > Also habe noch weiter überlegt. Der 3,3 nF Kondensator sollte den DC > level der verstärkten Echos vom Arbeitspunkt auf die 5V Versorgung > schieben. Richtig? > Dann verstehe ich aber noch immer nicht was der Sinn der 1 nF ist. Aus > dem Bauch heraus, klar, eine Frequenzabhängigkeit von dem 1 k Widerstand > an dem IC. Dadurch wird die Impedanz kleiner. Aber welchen Effekt hat > das? Die beiden 1k Rs und die 1nF und 3.3nF Cs bilden einen flachen Bandpass mit einem Maximum bei ca. 100kHz. Der eine 1k R wird natuerlich auch noch f. den Arbeitspunkt des Transistors benutzt und der andere um Pin 16 auf DC 5V zu setzen.
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