Ansteuerung Piezo über Signalgenerator und HLA300V Verstärker

Im Datenblatt des Piezos finde ich keinerlei Angaben zu maximaler Spannung oder Leistung, jedoch eine Impedanz von 2,5 Ohm. Da wirst Du vmtl noch irgendein Anpass-Netzwerk benötigen. Der angegebene HF-Verstärker reicht vmtl, um den Piezo zu sprengen. Bin mal gespannt, wie es weiter geht.

Tristan schrieb:

Ist der Verstärker überhaupt für den Anwendungsfall geeignet.

Sollen wir uns die Daten Deiner Komponenten selbst im Internet suchen? Da gehören Datenblätter oder Links zu diesen gepostet!

Ich habe verschiedene Frequenzen von 2 MHz - 15 Mhz getestet

Vergiss es, das Piezo-Ding hat nur einen engen Arbeitsbereich um 2,45 MHz.

Mark S. schrieb:

Im Datenblatt des Piezos finde ich keinerlei Angaben zu maximaler Spannung oder Leistung, jedoch eine Impedanz von 2,5 Ohm.

Auf der Seite https://www.audiowell.com/transducer.html sehe ich kein Datenblatt. G* findet eines:

"Resonant impedance Ω ≤2.5" "Vp-p of both ends of the piezo shall less than or equal to 100v."

Das wird so nichts. Er braucht ein Element mit eindeutig beschriebenen Daten und nicht irgendwas für 2,50€ aus der Arduino_Ecke

Tristan schrieb:

Ohne aktivem PTT Eingang kann ich das Signal vom Genrator auf dem Oszilloskop messen, sobalt ich aber den PTT Eingang aktiv schalte, habe ich kein Signal.

Tristan schrieb:

Ist der Verstärker überhaupt für den Anwendungsfall geeignet. Ich habe verschiedene Frequenzen von 2 MHz - 15 Mhz getestet und auch verschiedene Positionen des Bandfilters probiert.

Mal abgesehen davon dass der HLA300V Verstärker für das kleine Piezoelement völlig überdimensioniert ist, wird sich der Verstärker, aufgrund der fehlenden Ausgangsanpassung und des hohen SWVs, selbst schützen und im Extremfall überhaupt keine Ausgangsspannung liefern.

Das verwendete Piezoelement ist bei etwa 2.45MHz resonant und sollte an 50 Ohm Quellwiderstand angepasst werden. Da im Datenblatt nur die statische Kapazität Co und der Serienresonanzwiderstand Rs näher spezifiziert sind, müssen zuerst die genauen Daten (fs, fp, Rs, Cs, Ls, Co) des Piezoelementes bestimmt werden. Danach lässt sich ein Anpassnetzwerk berechnen und aufgrund der max. erlaubten Spannung am Piezoelement auch die max. erlaubte Eingangsleistung ermitteln.

Ein Bsp. wie die Ersatzschaltung eines 2,45MHz Piezoelementes aussehen könnte, ist angehängt. Angepasst wurde in diesem Bsp. unterhalb der Antiresonanz, bei einer Frequenz wo der Realteil der Impedanz 50 Ohm ausmacht. Als Anpassnetzwerk, zur Kompensation des induktiven Anteils, reicht ein einziger C in Höhe von 431pF aus. Die Spannung direkt am Piezoelement ist etwa 3x höher als die angelegte Eingangsspannung, d.h. bei einer max. erlaubten Spannung von 100Vss, darf in diesem Fall die Eingangsleistung ~2,7W (an 50 Ohm) nicht überschreiten.

Erstmal vielen Dank für die ganzen Infos. Diese werde ich erstmal verarbeiten und dann auch hoffentlich verstehen. Nächstes Mal füge ich auch die Datenblätter hinzu.

Der Verstärker ist bewusst groß ausgelegt, da in Zukunft mehrere Piezoelemente versorgt werden sollen.

Der Hinweis mit der Ersatzschaltung hilft mir weiter. Ich werde versuchen, Piezoelemente auf dem Markt zu finden, die vollumfängliche Informationen enthalten. Bis jetzt habe ich nicht allzu viel davon auf dem Markt gesehen.

Ich werde mich melden, sobald ich die richten Piezoelemente habe und ein Test mit der Ersatzschaltung realisiert habe. Ich teste zuerst das vorhandene Piezoelement.

Tristan schrieb:

Der Verstärker ist bewusst groß ausgelegt, da in Zukunft mehrere Piezoelemente versorgt werden sollen.

Das wird mit einem einzigen Verstärker nicht klappen. Die Frequenztoleranz der Piezoelemente ist mit +/-100kHz viel zu hoch, d.h. für jedes Element wäre im Endeffekt ein eigener Generator mit dazu passender Frequenz notwendig.

Tristan schrieb:

Der Hinweis mit der Ersatzschaltung hilft mir weiter. Ich werde versuchen, Piezoelemente auf dem Markt zu finden, die vollumfängliche Informationen enthalten. Bis jetzt habe ich nicht allzu viel davon auf dem Markt gesehen.

Wenn es sich nur um einfache (hochfrequente) Zerstäuber handelt, sind ausfürlichere Daten zu den Piezoelementen nicht wirklich notwendig. Normalerweise bildet in solchen Zerstäubern das Piezoelement den frequenzbestimmenden Schwingkreis (ähnlich eines Quarzes oder Keramikresonators) eines freilaufenden Oszillators hoher Leistung. Die gewünschte Leistung und damit die am Piezoelement anliegende Spannung wird indirekt, über die Höhe der Versorgungsspannung des Oszillators, eingestellt.

Ich habe heute ein Versuch mit dem Anpassnetzwerk und dem oben beschriebenen Piezoelement durchgeführt. Ab einer Einganspannung von 12 Volt wird das Signal kurz verstärkt (LED Lampen am Verstärker erhellen) aber nach einer kurzen Zeit geht der Verstärker in Protection und gibt kein Signal mehr aus. Zur Info, der Signalgenerator hat eine Ausgangsleitung von 1W. Das Ausgangssignal ist für die kurze Zeit nicht verwertbar.

Ich frage mir gerade ob der Verstärker für den Versuch überhaupt geeignet ist. Gibt es sonst noch eine Alternative, um das ganze zu realisieren. Flexibilität in Bezug auf Spannung und Frequenz haben eine hohe Priorität.

Die Lösung wurde schon aufgezeigt. Ich würde mal nen Versuch mit einen freilaufenden Oszillator machen, wo der Piezo selbst die Frequenz bestimmt und wo ne regelbare Rückkopplungsautomatik (oder auch ne gegenläufige Gegenkopplung) ein "Durchgehen" des Oszillators verhindert.

Da müßte dann jeder Piezo seinen eigenen Oszillator haben.

mfg

Tristan schrieb:

Ich habe heute ein Versuch mit dem Anpassnetzwerk und dem oben beschriebenen Piezoelement durchgeführt.

Wie sieht das Anpassnetzwerk und die Ersatzschaltung deines Piezoelementes aus?

Tristan schrieb:

Gibt es sonst noch eine Alternative, um das ganze zu realisieren.

https://www.holtek.com/documents/10179/5905185/WAS-2B02EN_ReferenceDesign.pdf

Jedes Element wird über einen eigenen, kleinen MOSFET-Verstärker angesteuert. Die richtige Frequenz muss zu Beginn, für jedes einzelne Piezoelement, über eine einfache Gleichstrommessung ermittelt und abgespeichert werden. Als Generator eignet sich z.B. ein Si5351B(C) (8 LVCMOS Ausgänge).