Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verstärkerschaltung einer US-Quelle (min. 70 kHz)


von Michi O. (songoku)


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Hallo,

ich habe eine Frage und zwar soll ich für meine 
Ultraschallerzeugung(Piezoelektrische Ultraschallerzeugung mithilfe 
eines Dickenschwinger oder Biegeschwinger) eine Verstärkerschaltung 
aufbauen. Ich habe mir dabei gedacht, dass ich einen NE555 Verstärker 
benutze.

Ich bedanke mich schon mal im Voraus für die Hilfe

Mit freundlichen Grüßen

Son Goku

: Verschoben durch Moderator
von STK500-Besitzer (Gast)


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SON G. schrieb:
> NE555 Verstärker

Wo gibt es den denn?

von Michi O. (songoku)


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von STK500-Besitzer (Gast)


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SON G. schrieb:
> STK500-Besitzer schrieb:
>> SON G. schrieb:
>>> NE555 Verstärker
>>
>> Wo gibt es den denn?
>
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Texas-Instruments/NE555PWG4?qs=qRemG2J%252Bg%2FW48UIenn3Rmg%3D%3D

anders gefragt:
Seit wann ist das ein Verstärker?

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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SON G. schrieb:
> soll ich

Hallo,

wir haben es hier wohl mit einem gravierenden Irrtum zu tun. Verstärker 
können auch schwingen und Oszillatoren enthalten einen Verstärker. Nur 
kommt hier wohl alles durcheinander.


mfg

von Michi O. (songoku)


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Christian S. schrieb:
> SON G. schrieb:
>> soll ich
>
> Hallo,
>
> wir haben es hier wohl mit einem gravierenden Irrtum zu tun. Verstärker
> können auch schwingen und Oszillatoren enthalten einen Verstärker. Nur
> kommt hier wohl alles durcheinander.
>
>
> mfg

Okay danke.
Kann ich meinen Oszillator für die Verstärkerschaltung benutzen, wenn 
ich am Ausgang eine Wechselspannung haben möchte.

von durchblicker (Gast)


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SON G. schrieb:
> Kann ich meinen Oszillator für die Verstärkerschaltung benutzen

Welche Verstärkerschaltung? Ach soooooo, die da .....

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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SON G. schrieb:
> Kann ich meinen Oszillator benutzen, wenn
> ich am Ausgang eine Wechselspannung haben möchte.

Der 555 ist ein Timer-IC, den man auch als Oszillator für Deine 
Lieblingsfrequenz verschalten kann. Mittels einem Kondensator am Ausgang 
kommt da auch eine rechteckige Wechselspannung heraus, aber vermutlich 
nicht genügend Leistung, um damit nennenwerten ULltraschall zu 
produzieren.


> für die Verstärkerschaltung

Die solltest Du separat mit ein paar zusätzlichen Bauteilen aufbauen, je 
nachdem, was die verwendeten Schallwandler dafür benötigen.

mfg

: Bearbeitet durch User
von GranaAmm (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Schallwandler

Nein.

SON G. schrieb:
> und zwar soll ich für meine
> Ultraschallerzeugung(Piezoelektrische Ultraschallerzeugung mithilfe
> eines Dickenschwinger oder Biegeschwinger) eine Verstärkerschaltung
> aufbauen.

Nein.

Du sollst zuallererst mal Dein konkretes Ziel ausführlichst
kundtun. Welche genauen Piezos (falls überhaupt schon geplant)
sollen zu welchem genauen Zweck, ... etc.

Oder halt erst mal nur den genauen Zweck, dann könnte man Dir
sagen, was genau Du da am besten womit genau treiben solltest.

von Michi O. (songoku)


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Hallo,

ich wollte kurz in Erfahrung bringen, ob jemand Verbesserungsvorschläge 
für diese Verstärkerschaltung hat. R1 und R2 sind beide jeweils auf 10 
Ohm gesetzt und C2 beträgt 1 mikroFarat und C1 beträgt 0.01 mikroFarat.

Mein Ultraschallerzeuger soll am Pin3(OUT) verbunden werden.
Meine Impulsdauer und Impulspause beträgt 0.69 mikroSekunden
Die Frequenz meines Oszillators beträgt 72.5 kHz, da mein Ultraschall 
Frequenzen von über 65 kHz haben muss.

Der Ultraschall wird mit einem Dickenschwinger erzeugt.

Mit freundlichen Grüßen

von Thomas F. (tommf)


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Zwei Bitten/Empfehlungen:
- Schaltungen mit Schaltzeichen und nicht Pinouts zeichnen. Das fördert 
die Verständlichkeit
- Bei IC's den Typ dazu schreiben.

von Michi O. (songoku)


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Merk ich mir für die Zukunft. Danke
Es handelt sich um einen NE555 Oszillator.

von Thomas F. (tommf)


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Einige Hinweise waren ja schon unter 
Beitrag "Verstärkerschaltung einer US-Quelle (min. 70 kHz)" gekommen. Der NE555 ist ein 
Zeitgeber, kein Verstärker. Er kann zwar immerhin mit 16V betrieben 
werden und bringt bis zu 200mA am Ausgang, ob das reicht, hängt aber von 
dem Schwinger und der Anwendung ab.

10 Ohm für R1 werden auf jeden Fall nicht funktionieren, der Entladepin 
7 verträgt nur maximal 100 nA.

von eric (Gast)


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Für maximale Leistung bei gegebener Versorgungsspannung
muss der Geber auf der Serienresonanz schwingen.
Ultraschallschwinger haben merkliche Fertigungstoleranzen.
Ausserdem driftet die Frequenz durch Temperatur, Alterung,
Belastung usw.
Daraus folgt, dass eine Schaltung mit fester Frequenz nicht
optimal ist, sondern dass eine Rückkopplung über den Schwingstrom
erfolgen muss. Dann arbeitet die Schaltung automatisch auf der 
Serienresonanz und gibt maximale Schallleistung ab.

von Michi O. (songoku)


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Thomas F. schrieb:
> Einige Hinweise waren ja schon unter
> Beitrag "Verstärkerschaltung einer US-Quelle (min. 70 kHz)" gekommen. Der NE555 ist ein
> Zeitgeber, kein Verstärker. Er kann zwar immerhin mit 16V betrieben
> werden und bringt bis zu 200mA am Ausgang, ob das reicht, hängt aber von
> dem Schwinger und der Anwendung ab.
>
> 10 Ohm für R1 werden auf jeden Fall nicht funktionieren, der Entladepin
> 7 verträgt nur maximal 100 nA.

Ich habe jetzt für R1 = 10 kOhm, R2 = 2.8 kOhm und für C2 1.5 nF 
gewählt, damit ich weiterhin eine Frequenz von ungefähr 75 kHz habe.

von Michi O. (songoku)


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eric schrieb:
> Für maximale Leistung bei gegebener Versorgungsspannung
> muss der Geber auf der Serienresonanz schwingen.
> Ultraschallschwinger haben merkliche Fertigungstoleranzen.
> Ausserdem driftet die Frequenz durch Temperatur, Alterung,
> Belastung usw.
> Daraus folgt, dass eine Schaltung mit fester Frequenz nicht
> optimal ist, sondern dass eine Rückkopplung über den Schwingstrom
> erfolgen muss. Dann arbeitet die Schaltung automatisch auf der
> Serienresonanz und gibt maximale Schallleistung ab.

Vielen dank für deine Hilfe. Leider habe ich nicht ganz verstanden wie 
die Rückkopplung umsetzen soll. Ich hoffe du kannst mir dabei helfen.

von H. H. (Gast)


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von Harald W. (wilhelms)


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Michi O. schrieb:

> Leider habe ich nicht ganz verstanden wie die Rückkopplung umsetzen soll.

Manche Piezoscheiben haben dafür extra einen Rückkopplungsausgang.
Aber auch für andere Scheiben gibts da passende Schaltungen massen-
haft im INet.

von Michi O. (songoku)


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Harald W. schrieb:

>> Aber auch für andere Scheiben gibts da passende Schaltungen massen-
>> haft im INet.

Okay danke dir. Ich hab im Internet zu dem Thema Verstärkerschaltungen 
einer US-Quelle nicht viel gefunden.

von Michi O. (songoku)


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Christian S. schrieb:
> SON G. schrieb:
>> Kann ich meinen Oszillator benutzen, wenn
>> ich am Ausgang eine Wechselspannung haben möchte.
>
> Der 555 ist ein Timer-IC, den man auch als Oszillator für Deine
> Lieblingsfrequenz verschalten kann. Mittels einem Kondensator am Ausgang
> kommt da auch eine rechteckige Wechselspannung heraus, aber vermutlich
> nicht genügend Leistung, um damit nennenwerten ULltraschall zu
> produzieren.
>
>
>> für die Verstärkerschaltung
>
> Die solltest Du separat mit ein paar zusätzlichen Bauteilen aufbauen, je
> nachdem, was die verwendeten Schallwandler dafür benötigen.
>
> mfg

Vielen Dank für die Hilfe.

Ich weiß leider noch nich konkrekt welchen Piezo ich verwende. Ich habe 
jetzt einer Verstärkerschaltung aufgebaut mit den Wertn R1 = 10 kOhm R2 
= 2,8 kOhm und C =1,5 nF, damit ich eine Frequenz von ungefähr 75 kHz 
habe.

von H. H. (Gast)


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Michi O. schrieb:
> Ich weiß leider noch nich konkrekt welchen Piezo ich verwende.

Dann komm wieder wenn du das weißt!

von Michi O. (songoku)


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Danke für dein Hilfe.

Ich soll eine Verstärkerschaltung bauen für ein eine US-Quelle (Piezo) 
jedoch weiß ich nicht konkret um welche US-Quelle es sich handelt. Die 
Ultraschallquelle soll mir Ultraschall mit einer Frequenz von 75 kHz 
liefern. Anbei findest du meinen Schaltplan.

von Michi O. (songoku)


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Es handelt sich höchstwahrscheinlich um einen Dickenschwinger oder 
Biegeschwinger.

von Michi O. (songoku)


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durchblicker schrieb:
> SON G. schrieb:
>> Kann ich meinen Oszillator für die Verstärkerschaltung benutzen
>
> Welche Verstärkerschaltung? Ach soooooo, die da .....

von Andrew T. (marsufant)


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Michi O. schrieb:
> Es handelt sich höchstwahrscheinlich um einen Dickenschwinger oder
> Biegeschwinger.

In dem Fall benötigst Du das hier:

https://www.researchgate.net/publication/273702690_Design_of_a_Varying_Ultrasonic_Frequency_Amplifier

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Ich habe die beiden Threads zum selben Thema mal zusammengeführt. Sieht 
jetzt halt aus wie Kraut und Rüben...

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Michi O. schrieb:
> Kann ich meinen Oszillator für die Verstärkerschaltung benutzen

Michi O. schrieb:
> ich wollte kurz in Erfahrung bringen, ob jemand Verbesserungsvorschläge
> für diese Verstärkerschaltung hat. R1 und R2

Michi O. schrieb:
> Ich hab im Internet zu dem Thema Verstärkerschaltungen

Michi O. schrieb:
> Ich habe
> jetzt einer Verstärkerschaltung aufgebaut mit den Wertn R1 = 10 kOhm R2
> = 2,8 kOhm und C =1,5 nF, d

Die Lösung hier:
Gerhard Polt - Nikolausi - Nein, Osterhasi
https://www.youtube.com/watch?v=bGwOCFMl_Hk

mfg

von eric (Gast)


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H. H. schrieb:
> Michi O. schrieb:
>> Ich weiß leider noch nicht konkrekt welchen Piezo ich verwende.
>
> Dann komm wieder wenn du das weißt!

Das ist wohl wahr! Welcher Dummkopf hat die Aufgabe gestellt?
Die Schaltung hängt entscheidend von den Eigenschaften
des Schwingers ab. Eine Entwicklung ins Blaue ist Quatsch.
Es muss mindestens bekannt sein
- in welchem Medium soll US erzeugt werden
- geforderte Leistung
- Versorgungsspannung der Schaltung
- Resonanzwiderstand des Schwingers
- sind sonstige Randbedingungen vorhanden
Wenn es sich um eine spielerische Bastelei zum Lernen handelt,
dann kauf dir die billigen Luftschwinger für 20-40 kHz.
Mit einer extrem simplen Schaltung kann man die auf der
Serienresonanz erregen.

von GranaAmm (Gast)


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eric schrieb:
> Es muss mindestens bekannt sein
> - in welchem Medium soll US erzeugt werden
> - geforderte Leistung
> - Versorgungsspannung der Schaltung
> - Resonanzwiderstand des Schwingers
> - sind sonstige Randbedingungen vorhanden

Naja, einige der Punkte ergäben sich aus den restlichen.

Aber ich fragte nicht zum Spaß nach dem genauen Ziel.
Erst bei bekannter Anwendung ergäben sich weitere Infos.

Veric schrieb:
> Eine Entwicklung ins Blaue ist Quatsch.

Korrekt.

Siehe eben meine Fragen und Darstellungen. Eigentlich(!)
speziell an den "noch nicht mit der Technik vertrauten
Anfänger" gerichtet - was er ja ganz offensichtlich ist.

Aber der gute ignoriert ja alles was nicht präzisest
zu seinem "naiverweise spontan gewählten Ansatz" paßt.


Bin gespannt ob, und wenn, dann wann, erst meine, dann
Deine Fragen hier noch mal irgendwann beantwortet werden.

Falls nicht, gibt_es keinen realisierbaren Hilfsansatz.
Traurig... wer nicht antwortet, dem ist nicht zu helfen.

von Ryven (Gast)


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Zum Glück will er ja keine Leistung mit erzeugen, da würden die 
Spannungen doch zu hoch für ihn.

von Εrnst B. (ernst)


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Ryven schrieb:
> da würden die Spannungen doch zu hoch für ihn.

Dann nimmt man statt dem NE555 z.B. einen IR2153 / IRS2153.
Der läuft bis 600V und kann eine Halbbrücke aus zwei dicken 
N-Kanal-MosFETs antreiben...

von Michi O. (songoku)


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GranaAmm schrieb:

> Traurig... wer nicht antwortet, dem ist nicht zu helfen.

Ich habe nicht mit Absicht nich geantwortet ich wusste nur zu den Fragen 
zu dem Zeitpunkt keine Antwort. Mittlerweile weiß ich um welches 
Ultraschallsender es sich handelt und werde dementsprechend an einer 
Schaltung arbeiten. Ich bedanke mich nochmal ganz herzlich bei jedem der 
sich die Zeit genommen hat mir zu helfen.

Mit freundlichen Grüßen
Michi

von GranaAmm (Gast)


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Michi O. schrieb:
> Ich habe nicht mit Absicht nich geantwortet ich wusste nur zu den Fragen
> zu dem Zeitpunkt keine Antwort.

Das ist falsch. (Eine Antwort fehlt übrigens weiterhin.)

GranaAmm schrieb:
> Du sollst zuallererst mal Dein konkretes Ziel ausführlichst
> kundtun. Welche genauen Piezos (falls überhaupt schon geplant)
> sollen zu welchem genauen Zweck, ... etc.
>
> Oder halt erst mal nur den genauen Zweck, dann könnte man Dir
> sagen, was genau Du da am besten womit genau treiben solltest.

Verstehst Du die Fragen (/die Bedeutung von ZWECK) nicht?

Umformuliert in einfachstmöglichen Worten:

WOZU GENAU willst Du "irgendeinen Ultraschall erzeugen"?


Nach diesem ZWECK richtet sich die optimale Wahl des Piezos
(und genaugenommen dann auch die nötige Leistungsfähigkeit).

Hat_man_daraufhin_einen_oder_mehrere_mögliche_Transducer

INS AUGE GEFASST,

ergibt sich die nötige Ansteuerschaltung von *alleine* -
also halt "durch uns", weil wir dann alles nötige wissen.

(Ob "einfach" Single Ended oder "komplex" Gegentakt - am
besten ist allerdings wie eric sagte immer der angepaßte
und sich selbst anpassende Gegentakt-Leistungsoszillator -
als "Selbstschwinger" halt - worin der Piezo selbst Teil
des Frequenzbestimmenden Schwingkreises ist;

aus der Wahl der Treibertopologie dann die genaue nötige
Spannungsversorgung oder umgekehrt Versorgungsspannung.

Verstehst Du jetzt?)


DAS ist die einzig mögliche SINNVOLLE Reihenfolge.


Du aber hast stattdessen ohne Erwähnung von Anwendung oder
auch nur genauem Piezo (obwohl ich sagte "beides ginge")

"irgendeine zufällig gefundene Schaltung präsentiert".

Was so logischerweise nicht funktioniert.


Wirst Du nun endlich sagen, WOZU Du Ultraschall willst?

von GranaAmm (Gast)


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GranaAmm schrieb:
> "irgendeine zufällig gefundene Schaltung präsentiert".
>
> Was so logischerweise nicht funktioniert.

Weil Piezo nicht gleich Piezo ist, die unterscheiden
sich wesentlich in ihren elektrischen und mechanischen
(Leistungs-) Kenndaten und der optimalen Betriebs- (also
normalerweise deren Resonanz-) Frequenz.

Wie sollte eine irgendwo aufgefundene Bastler-Schaltung
zu DEINEM Piezo (so man diesen mal

- aufgrund der ANWENDUNGS-ANFORDERUNGEN -

ausgesucht hat) passen? Das war eine naive Annahme - auf
dem Prinzip Hoffnung.

Allerdings VERSTEHE ich diese Annahme (eines Laien).

Daß Du meine Fragen nicht verstehst, verstehe ich jedoch
nicht so recht.

von GranaAmm (Gast)


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Michi O. schrieb:
> Mittlerweile weiß ich um welches
> Ultraschallsender es sich handelt

Ach ja?

Und Du willst nun ohne Vorkenntnisse selbst einen Treiber
entwickeln, und das ganz allein?

Ich verstehe Dich nicht. Warum gibst Du denn keine Infos
preis, damit man Dir richtig helfen könnte?

Oder ist das wieder mal ein (in Wirklichkeit kommerzielles,
nur soll das verborgen bleiben) Geheimprojekt oder sowas?

von Michi O. (songoku)


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GranaAmm schrieb:

> Oder ist das wieder mal ein (in Wirklichkeit kommerzielles,
> nur soll das verborgen bleiben) Geheimprojekt oder sowas?


Ich habe mir gedacht bevor ich einfach wieder da los frage versuch mich 
selber mit dem Thema auseinander zusetzen und mir kommt es so vor als 
wären manchen Leute von meinen "dummen" Fragen gelangweilt.

Ich muss für ein Projekt in der Uni einen Ultraschall mit einer Frequenz 
von min 70 kHz erzeugen. Als Ultraschallerzeuger habe ich mich für eine 
piezoelektrische Scheibe entschieden (Technische Daten im Anhang). Meine 
Aufgabe ist es eine Treiberschaltung zu bauen, um die Ultraschallquelle 
zu versorgen. Die Ultraschallquelle hat eine max. Betriebsspannung von 
400 V.
Die Uni hat einen Funktionsgenerator und liefert mir als Eingangssignal 
eine Sinuskurve mit der benötigten Frequenz (70 - 75 kHz).

Ich bedanke mich nochmal ganz herzlich, dass du dir so viel Mühe gibst 
mir zu helfen. Für mich ist, dass nicht selbstverständlich.

von Εrnst B. (ernst)


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Michi O. schrieb:
> Die Uni hat einen Funktionsgenerator und liefert mir als Eingangssignal
> eine Sinuskurve mit der benötigten Frequenz (70 - 75 kHz).

Was willst du dann mit einer selbstschwingenden Schaltung mit NE555, die 
noch dazu ein Rechteck statt einem Sinus erzeugt?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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