Bodenmikrofon bauen

Hi Michael,

Es ist eine seltsame Mischung von diversen Maßnahmen, die in Deinem Fall zusammentreffen: Zunächst einmal ist die Keramik selbst ein Dickenschwinger, indirekt natürlich deshalb auch ein Radialschwinger. Das führt zunächst zu einer erheblich harten akustischen Impedanz, die sich im Wesentlichen an der mechanischen Härte der Keramik orientieren wird. Über die flächige Verklebung an der Messingscheibe wird diese Schwingung in eine Biegeschwingung umgesetzt, mit dem Ziel, sie akustisch deutlich niederimpedanter zu machen, damit deutlich mehr Luft bewegt werden kann. Wenn hier von Resonanz gesprochen wird, wird diese sehr stark davon abhängen, wie die Scheibe mechanisch gefasst wird. Hängt sie frei in der Luft, dann wird sie komplett anders schwingen, als wenn sie am Rand fixiert ist. Wenn durch die extrem erhöhte Masse die Mitte festgehalten wird und der Rand frei schwingen kann, wird die Situation noch einmal grundsätzlich anders. Du fixierst jetzt auch noch den äußeren Rand. Dass damit die Resonanzfrequenz massiv sinkt, steht außer Frage.

In Deinem System wird nun allerdings am Rand eine neue Ankopplung, eben an den akustisch harten Körperschall via Stein/Metallrohr vorgenommen. Diese Ankopplung wird allerdings an den akustisch niederimpedanten äußeren "Membranbereich" vorgenommen. Ja, das kann man so machen. Anscheinend geht es ja auch irgendwie. Mir kommt es hier nur so vor, als ob jemand eine Antenne hochohmig abgreift, das Signal zur Stabilisierung mit einem dicken Kondensator gegen Masse stützt, um es danach wieder mit einem Trafo hochzutransformieren, um mehr Spannung zu bekommen.

Marte

Hallo Bernd,

Wer schon einmal eine Box gebaut hat und dabei versucht hat, das, was dabei herauskam, zu optimieren, wird schnell festgestellt haben, dass ein Lautsprecher, der frei in der Luft hängt, deutlich anders klingt, als in einem guten Gehäuse. Das gilt hier bei der Piezoscheibe noch viel heftiger. Die Impedanzkurve wird massiv davon abhängen, wie die Scheibe akustisch angekoppelt ist. Die elektrische Ankopplung der Scheibe dürfte hierbei das allerkleinste Problem sein.

Marte

Am 17.07.2023 um 20:20 schrieb Marte Schwarz: > Hi Helmut, >> Ich kenne den Kontext der Schaltung kaum. >

Tue ich das? Womit denn? Nur, weil ich irgend etwas geschrieben habe?

Dann sehe ich für den 10k keinen zwingenden Grund. Der 10k stellt den inv. Eingang so ein, wie der nicht-inv. eingestellt ist. Das ist überflüssig, weil der -Eingang über die Gegenkopplung mitgeführt wird.

Nein, man macht sehr vieles generell. Es ist absolut üblich (>95%), bei OPV auf Vcc/2 einzustellen. Dem folgend sind bei +-Doppelspannungen die Spannungen gleich, in fast allen Fällen.

Wirklich? Bewirkte 235k hier tatsächlich ein Nichtfunktionieren?

Und wenn Vcc/2 kein Problem ist, warum dann 10M||1M < 1M, anstelle von 10M||10M = 5M oder 1M||1M = 500k?

Nein, je hochohmiger, desto (potentiell) mehr Einstreuungen. Hier kommt noch hinzu, daß keine dämpfenden Elemente vorhanden sind. Das habe ich bereits in den 1970ern in der konkreten Praxis gelernt.

Ri=1M und V=1000 dahinter - Prost Mahlzeit! Da muß schon mit MU-Metall abgeschirmt werden...

Sogar GigaOhm-Widerstände können gekauft werden.

Es ist am Markt so, daß Widerstände einer Familie i.d.R. von 10R bis 1M reichen. Werte außerhalb haben andere technische Daten zur Folge und sind bei gleichen Hauptdaten teurer oder nicht erhältlich. Ich habe in der Praxis gelernt, wann immer es möglich ist, Standard-Bauelemente zu besorgen. Das verhindert mächtig viel Ärger und ist insgesamt besser.

Bei kleineren Firmen war ich in Personalunion Entwicklungsingenieur, Produktionsingenieur, Einkäufer und Firmenbetreuer. Ich kenne halt einfach die diversen Bedürfnisse und Gepflogenheiten gut.

Ich weiß nicht immer sicher im voraus, was sich als wirklich sinnvoll herausstellen wird. Das hängt stark von meinen Kontextkenntnissen ab.

Kennst Du konkret die Eingangsamplitude?

Ich setze zunächst stets so an.

Am 17.07.2023 um 20:42 schrieb Marte Schwarz:

Daß es dort nur diese Größe gibt, nahm ich nie an. Während meines Studiums kaufte ich eine Formelsammlung ``Wellenlehre, Akustik, Optik´´. Ich weiß Bescheid (Federn sind darin auch enthalten).

Pauschale Vorverurteilung liegt hier vor, ohne Grund. Und niemand wird einen existenten Grund dafür nennen können.

Ich kann sicher besser löten, als vielleicht 95% der Poster hier. Habe gerade meine Porzellan-Ablage für Lötkolben unter warmem Wasser abgebürstet...

Dennoch entspricht stärkeres Drücken einer gesteigerten Federkonstante. Kann es sein, daß Du Analogiesprünge nicht erkennst?

Genau das tat ich.

Ich habe eine Scheibe mit steifem Schaumstoff gemeinsam in eine Plastiktüte gestopft. Das macht das Piepsen bereits viel lauter.

Am 18.07.2023 um 10:51 schrieb Helmut Schellong:

soso. Bist Du sicher?

Am 17.07.2023 um 20:42 schrieb Marte Schwarz:

Enthält dieser Satz nicht einen Widerspruch in sich?

Am 18.07.2023 um 11:07 schrieb Michael S.:

Ja, aufgrund der Formel dafür.

Und ich verwende das Wort ``entspricht´´. Und es wurden die _Finger_ (Fleisch) gedrückt.

Am 18.07.2023 um 11:41 schrieb Helmut Schellong:

welche Formel?

Am 18.07.2023 um 13:44 schrieb Michael S.:

Federkonstante D = F / y ; D=Kraft/Auslenkung

Am 18.07.2023 um 13:53 schrieb Helmut Schellong:

Und warum sollte D sich ändern, wenn Du drückst?

Am 18.07.2023 um 14:17 schrieb Michael S.:

Das habe ich doch bereits beschrieben. In demjenigen Text, der hier gelöscht ist.

Bei schwachem Druck ist das Fleisch der Finger weich, die Scheibe piepst leise. Bei starkem Druck ist das Fleisch hart, und die Scheibe laut. Die Lautstärke kann durch den Fingerdruck ziemlich linear eingestellt werden.

Das entspricht der Verwendung von Federn mit kleiner bzw. großer Federkonstante. Weiche/harte Feder = kleines/großes D.

Am 18.07.2023 um 14:57 schrieb Helmut Schellong:

Du änderst durch das Drücken nicht die Federkonstante der Scheibe selbst. Die Lautstärkeänderung mit der Federkonstante des Fleischs zu erklären, ist etwas abenteuerlich. Das Fleisch ist in dem Frequenzbereich ganz sicher viel mehr Dämpfungsglied als Feder. Vielleicht ist es nicht komplett falsch, komplett richtig ist es auf keinen Fall.

Viel naheliegender ist jedoch, dass das feste Drücken verhindert, dass der äußere Rand der Scheibe schwingt. Wenn der äußere Rand nämlich gegensinnig zur Mitte schwingt, hast Du einen akustischen Kurzschluss, auch für relativ hohe Frequenzen. Hälst Du den Rand dagegen fest, passiert das so nicht mehr. Dann tritt der akustische Kurzschluss erst bei deutlich niedrigen Frequenzen auf. Baust Du die Scheibe nun in ein Loch einer größeren Platte ein, dann geht die Grenzfrequenz noch weiter runter. Baust Du ein Gehäuse drum, wirds nochmal besser und je größer das Gehäuse je tiefer die Grenzfrequenz. Dann hast Du eine Lautsprecherbox gebaut.

Michael

Am 18.07.2023 um 09:41 schrieb Helmut Schellong:

Auf welchen DC-Pegel geht denn ohne den 10k die Ausgangsspannung des OPVs? Hinweis: Der 5k war bei mir ursprünglich auch ein 10k.

Ich habe das absichtlich auf einen relativ niedrigen Arbeitspunkt gestellt, weil ich zu dem Zeitpunkt der Meinung war, dass ich damit die Rückwirkung der Versorgungsspannungsschwankungen auf den Eingang verkleinern kann. Schließlich stützt sich der Piezo ja gegen Masse ab und nicht gegen Vcc/2.

Stelle ich den Arbeitspunkt auf Vcc/2, dann wird jedes mV Versorgungsrippel mit 0,5mV auf den Verstärkereingang übertragen. Mache ich das aber 1:10, dann werden aus 1mV Vcc-Rippel eben nur noch

Ich bin mir aber inzwischen unsicher, ob es wirklich so einfach ist oder ich da gedanklich was übersehen habe.

Ansonsten sehe ich keine Nachteile dieser Umsetzung. Ihr?

Michael

Am 18.07.2023 um 07:04 schrieb Michael S.:

Nein.

Das Wort Resonanzfrequenz habe ich in diesem Thread bisher nicht geschrieben. Ich berichtete über einen Frequenzgang, den ich ausgemessen habe.

Am 18.07.2023 um 16:56 schrieb Michael S.:

Natürlich nicht! Schrieb ich ja auch nicht!

Tat ich das? Nein.

Die letzte der drei Zeilen oben erklärt gut, was da abläuft.

Genau das. Deshalb drückte ich ja auch. Die Scheibe tanzt zirpend über harte Gegenstände, über den Tisch. Ich erkannte sofort, was ich da unternehmen muß.

Die Analogie zwischen Federn und Fleisch ist eine andere Geschichte. Jedenfalls kann Fleisch gezogen und gedrückt werden, und in beiden Fällen schnellt es zurück. Manchmal schwabbelt es eher kurz hin und her. Die Güte von Fleisch als Feder ist sicherlich miserabel gegenüber der von Stahlfedern. Aber es geht ja nur ums Prinzip.

In den 1970ern habe ich begonnen, Lautsprecherboxen zu bauen. Auch Baßreflex, Transmissionline.

Am 18.07.2023 um 18:58 schrieb Michael S.:

Bei Vcc=5V hat der Ausgang 2,73 V. Wenn ich die Schaltung richtig im Kopf habe. Die Spannung an beiden Eingängen ist 0,4545 V. Strom durch 1k ist 0,0004545 A, durch 5k ebenfalls.

Die Quelle am Eingang muß aber rein kapazitiv sein! Dieser DC-Arbeitspunkt paßt für den Ausgang recht gut.

Allerdings wirkt dies Konzept wie eine Zwangsjacke, denn es paßt kaum eine andere Verstärkung als 6.

Man muß strategisch ganz anders vorgehen, für 1000-fache Verstärkung. Versorgungsrippel sollte durch eine virtuelle Masse keine Rolle spielen. Oder es muß eine Doppelspannung her.

Hallo Helmut,

Das ist abgesehen bei R2R OPs meistens eine schlechte Idee. Wer den verbreiteten LM324 bei 5 V einsetzt, kann z. B. Spannungen unter 0,6 V nur in speziellen Situationen sicher ausgeben und oberhalb 3,8 V (laut Datenblatt 3,5 V) willst Du auch nichts mehr verarbeiten. Demnach wäre es sinnlos, den Arbeitspunkt symmetrisch bei 2,5 V zu setzen, der wird bei ca. 2 V deutlich besser aufgehoben sein.

fast nie, sofern man nicht symmetrisch arbeitende OPs nutzt.

Der Vorschlag stammte nicht von mir, ich behaupte auch nicht, dass ich das gut gefunden hätte.

Ich setze es so an, wie es die Anwendung erfordert, und nicht, weil "man" etwas tun sollte.

Marte

Hi Michael,

Dann lieber den Ripple bekämpfen, statt den Aussteuerbereich begrenzen. Das kann aber sogar sinnvolle Randbedingungen nach sich ziehen, zwar nicht Hifi, aber wirksamer Ohrschutz mit weicher (weil asymmetrischer) Begrenzung ;-)

Ggf. der begrenzte Aussteuerbereich.

Schlimmer ist die zweifache Einstellung eines Arbeitsbereiches, wo Du deren Toleranz voll verstärkst. Das geht bei einer Verstärkung von 6 wahrscheinlich noch gut, bei 1000 ziemlich sicher nicht.

Marte

Hallo Michael,

Der da wäre?

unter

Luft liegt in der Größenordnung von 420 Ns/m³, Messing liegt eher bei

Marte