Bodenmikrofon bauen

Am 03.07.2023 um 19:03 schrieb Rafael Deliano:

Vermutlich

Ich hatte die Scheibe zuerst auf das Fitting gelegt und ne M6-Mutter in die Mitte der Scheibe gelegt. Dann habe ich ne Schraube draufgestellt. Da hat man deutlich den Unterschied gehört, mit Schraube (schwerer) waren deutlich tiefrequentere Anteile zu hören.

Warum nicht einfach Spannungsfolger?

Die käuflichen Bodenmikrofone für den Zwecke werden alle mit "Piezo"-Technologie beworben.

Ob das mehr Signal als die Piezoscheibe bringt?

Ja, dann darf ich mir aber noch fleißig Gedanken über die Störungen der DCDCs im Notebooks machen. Schließliche messe ich Mikrovolt. Aktuell tun 3 Mignon-Zellen ihren Dienst.

Wenn alles nichts hilft, werde ich auch sowas probieren. Mal schauen ...

Michael

Am 03.07.23 um 20:29 schrieb Michael S.:

Hallo,

Danke für die Rückmeldung.

Inzwischen hatte ich mir auch mal die Daten von Piezo-Summer-Scheiben angesehen und war erstaunt darüber daß da recht niedrige Impedanzen angegeben waren. Etwa hier:

Ich hatte überlegt, ob das bei der Resonanzfrequenz gilt weil da die Impedanz natürlich auf ein Minimum absinkt.

Bernd Mayer

Bitte Pics vom Aufbau

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Spannungsfolger hat nur Verstärkung 1. Benötigt wird Verstärkung. Nichtinvertierender Verstärker ist hochohmig, Ladungsverstärker niederohmig. Er macht ja virtuellen Kurzschluß an den Pins. Möglich ist beides.

Typischer Piezo-Beschleunigungsaufnehmer hat Elektronik intern. Die gängige Schnittstelle ist 2-Draht ICP,

Der elektromagnetische ist billig. Und ein bereits für die Anwendung optimiertes System.

Er ist unverstärkt empfindlicher hier auf der Tischplatte. Und bringt Signal einem Frequenzbereich in dem der Piezo nicht arbeiten wird.

Der Ripple ist hochfrequent, gut filterbar und nicht in dem Bereich des Nutzsignals. Ich hätte vermutlich einen ICL7660 verbaut: mehr Ripple den man filtern muß, aber durch mehr Versorgungsspannung mehr Dynamik.

Problem, daß der Frequenzgang des Signals nicht ebenes weisses Rauschen, sondern 1/f sein wird. Man darf nicht in Übersteuerung/ clipping gehen. Es ist aber vorher nicht klar, wo man die untere Eckfrequenz setzen kann um die Dynamik zu reduzieren.

Rauscharme OPs helfen nicht, wenn der Sensor unempfindlich ist oder selber üppig rauscht.

MfG JRD

Am 03.07.23 um 21:31 schrieb Bernd Mayer:

Nachtrag:

ich hatte mir jetzt noch von ekulit Daten einiger Piezoscheiben angesehen, etwa diese:

Die Impedanz über die Frequenz ist dann sicher auch noch interessant, auch bei der Verwendung als Mikrofon. Ebenso der Frequenzgang des Pegels (Sensivity) als Mikrofon. Die hohe Kapazität muss man sicherlich auch berücksichtigen.

Bernd Mayer

Am 03.07.2023 um 21:34 schrieb Wolfgang Allinger:

Michael

Am 04.07.2023 um 06:17 schrieb Michael S.:

In den Bilder sieht man es schlecht: Die Schraube im Innern steht nicht auf dem Boden auf. Sie hängt nur als Gewicht am Piezo, deshalb auch die Muttern, um das Gewicht der Schraube weiter zu erhöhen.

Die Schraube ist ca. 5mm kürzer als der Doppelnippel, hat also 5mm Abstand zum abzuhörenden Boden.

Die zweite Kondensator-Platte wird durch die 'ferne Erdmasse' gebildet. Ein guter Anschluß dorthin ist der PEN-Leiter eines Hausanschlusses, oder ein (mobiler) (Tiefen-)Erder.

Es geht hier um Sensor-Spannungen und -Ströme (Signale), nicht um Power, wie bei Blitz. Es kann folglich ein Erdanschluß mobil mitgenommen werden. Ich würde 35 Vpp als Spannung ansetzen; vielleicht 1..100 kHz. MHz-Frequenzen sind hier wegen der Ausdehnung schwierig. Aufgewickelte Litze kann durch ein RC-Glied überbrückt werden. Ein Querschnitt von 1,5 qmm reicht; das sind <2 Ohm bei 150 m.

Der Kondensator kann bei 1 m^2 etwa 10 pF haben, bei 1 m Abstand der Platten. Durch Wasser als Dielektrikum kann diese um den Faktor 100 auf etwa 1 nF steigen. Genau das ist der starke Erkennungseffekt.

Hi Helmut,

Diese zweite "Erdplatte" wird Erdpotential haben, völlig unabhängig, wo Du Deine Elektrik erdest.

Die Dielektrizitärskonstante von Wasser war noch gleich? Nur ganz grob

Dumm nur, dass Du nicht 100% Wasser sehen wirst. Das effektive Dielektrikum wird ein kleiner Bruchteil davon steigen. Die Leitung sitzt ja in einiger Tiefe und bis dorthin wird es nicht klatschnass sein.

Marte

Man kann die realen Werte leider nicht voraussehen (hellsehen). Genannte Werte beziehen sich i.d.R. auf ganz bestimmte Eigenschaften und Zustände. Beispielsweise: 'Destilliertes Wasser = 80' Es wird jedoch garantiert kein destilliertes Wasser vorliegen, sondern irgendein Trinkwasser mit unbekannten Laborwerten.

Die realen Werte werden insgesamt so starke, nicht vorhersehbare Abweichungen haben, daß die von Dir angedeuteten Abweichungen schlicht irrelevant sind.

Beispielsweise wird die reale Kapazität nicht dem Resultat der elementaren Formel entsprechen. Wessen denn dann? Keine Ahnung, wird man am realen Aufbau schon feststellen. Wozu gibt es Potis und Meßgeräte?

Der effektive Plattenabstand ist doch nur _sehr grob_ vorhersehbar. Es muß doch das feuchte/nasse Volumen so ungefähr zwischen den Platten liegen.

Das einzig Wichtige ist, daß es durch Wasser eine extrem starke Änderung gibt, gegenüber gar keinem Wasser. Sogar eine gegenüber 100-fach schwache 5-fache Änderung, wäre schlagartig bemerkbar. Auf so etwas kommt es hier an.

Hallo Michael,

Wieso ausgerechnet einen MAX9814? Das Teil hat lausige 100 kOhm Eingangswiderstand und ein noch lausigeres SNR von 61 dB. Features, wie AGC und VGA sind in Deiner Anwendung doch weder sinnvoll noch erforderlich, eher im Gegenteil. Du willst doch vergleichen, wo ein Signal lauter oder leiser wird.

Und was willst Du mit diesem Aufbau erreichen? Wie koppelst Du den Körperschall nun auf die Scheibe?

Das klingt so schlecht nicht. Meine Erfahrung mit den Körperschallmikrofonen ist, dass der Hauptgewinn in der akustischen Ankopplung liegt. Das ist sehr analog zum Thema Ultraschall-Bildgebung. Ohne Gel sieht man selten viel, weil dünnste Luftschichten eine Totalreflektion bewirken. Je loser die Ankopplung ist, desto schlechter die Übertragung. Wichtig ist auch eine solide Gegenmasse. Wenn die Körperschallschwingung die Piezoscheibe einfach mitschwingen lässt, dann wird sie wenig Signal liefern. Es muss ein Gegenlager geschaffen werden, gegen das eine Kraft aufgebaut werden kann.

Ich würde wohl eher einen Standard-OP alias TLC27x verwenden und zunächst untersuchen, ob ein nichtinvertierender Verstärker mit extrem hochohmigem Eingang sinnvoller ist, oder das Gegenstück, ein Transimpedanzverstärker. In der Literatur werden beide Ansätze verwendet. Ich hatte beim Thema Herzschall auf hochohmige Verstärker gesetzt. Unser Problem war aber eher die mechanische Ankopplung und die damit verbundenen Störgeräusche, die wir nicht befriedigend in den Griff bekommen hatten, was dann zur Einstellung des Themengebietes führte :-(

Das Rauschen der OPs war dagegen sehr untergeordnet.

Marte

Hi Helmut,

Und damit ziemlich sicher < 80, es sei denn, Du nennst mir signifikante Effekte, die einen höheren Wert plausibel erklären könnte. Komm jetzt nicht mit gelösten technischen Keramiken ;-)

Genau dann wird gar nichts feststellbar sein. Die Feldlinien enden an der leitfähigen Erde und zwar völlig unabhängig davon, wie Du den Feldlinienverlauf gerne hättest. BTDT. Ich hatte mich einige Zeit mit kapazitiver Abstandsmessung und Blechdickenmessung in Walzwerken / Blechverarbeitung befasst. Dabei hatte ich auch die kühne Idee, das zu messende Blech könnte bei einem Plattenkondensator zu je beiden Seiten des zu messenden Blechs einfach den Abstand verringern. Sobald das zu messende Blech wahlweise Kontakt zu mir (in Form einer Pinzette mit Kontakt zu mir oder selbst eine hinreichend große Blechfläche gegenüber der Plattenkondensatorflächen) hatte, ging die Idee der Verkürzung der Feldlinien nicht mehr auf. Auch ohne dass die Blechplatte oder ich an irgendeinem beteiligen Potential angeschlossen war, verhielt sich die Schaltung so, als ob die zu messende Blechplatte an Masse läge. Und schwupps sind wir wieder bei der Kapazität eines Körpers gegen unendlich ;-)

Probiers aus. Viel Spaß

Marte

Am 04.07.2023 um 10:59 schrieb Marte Schwarz:

Weil der auf PCB fertig hier rumliegt und einen Kopfhörer treiben kann.

Ja, habe ja nachgewiesen, dass das zumindest bei 400Hz komplett egal ist.

Das ist ein (kleines) Problem. Mit OPA365 vorne dran wirds dann irrelevant.

Sehe ich aktuell anders. Ich brauche (im Moment) keinen Poti.

Nein, ich will erstmal eine Stelle im Boden finden, die sich anders anhört als das Hintergrundrauschen. Das ist mit AGC ziemlich cool.

Für die Feinortung könnte ein Poti sinnvoller sein, aber so weit bin ich noch nicht.

Das ist ja hier nicht schwierig. Asphalt auf Metall sollte eigentlich fast immer gut sein.

Wir haben hier aber keinen Ultraschall.

Die reingeklebte Schraube im Innern des Fittings.

genau.

Da das kein professionelles Entwicklungsprojekt ist, gehe ich momentan den Weg des geringsten Aufwands. Dazu gehört, dass ich keine Spannungsregler einsetzen möchte und keine komplizierte Versorgung bauen möchte. Deshalb: 3 Mignons und die Verstärker da direkt dran. Und das geht sowohl mit MAX9814 und OP365. Beides liegt hier rum, anderes müsste ich bestellen und PCBs machen.

Es gab übrigens im Juni 2008 hier einen Diskussionsverlauf "Bodenmikrofone, Geräuschortung ...".

Ich komme mit nichts dergleichen. Die Frage ist hier komplett irrelevant.

Feuchte Erde hat etwa er=30, trockene Erde etwa 4. Das ist alles, was gebraucht wird: ein großer Unterschied. Warum sollte ich hier raten, welchen Wert Trinkwasser hat?

Feuchte Erde hat etwa er=30, trockene Erde etwa 4.

Du glaubst doch wohl nicht, daß beim Überfahren/Anfahren eines feuchten Bereiches im Vergleich mit einem trockenen Bereich nichts zu bemerken ist?!

Der Mensch ist für Tonhöhenschwankungen extrem empfindlich (0,2%). Ein Summer dürfte daher eine gute Schnittstelle sein.

Danke, nun kann ich mir das besser vorstellen. Weiter viel Erfolg und Berichte.

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Gut das der Krug Blechdickenmessung in Walzwerken an mir vorbei ging :)

Womöglich noch im Rollgang im Bereich des Heißgerüstes.

Ich hab mal einen Blechdrucker (Signiermaschine) entwickelt, der hat mit 7 Farbspritzpistolen ne Punktmatrix Schrift mit variabler Höhe (Verstellung des Winkels der Pistolen Reihe) IIRC 100-300mm Höhe. Punktgröße durch Pressluft-Druck Änderung und Ansteuerung der mag. Ventile. Ging nach üblichem Tal der Tränen danach locker 15 Jahre.

Randbedingungen:

Schnittstelle zum Leitrechner 20mA CL, Protokoll wie ein Standard Zeilendrucker. Meldung Kein Papier da! = Kein Blech unterm Druckkopf Meldung Kein Farbband! = Farbeimer leer ..

Wurde dann modernisiert mit Siemens S5 und Ende im Gelände. Latürnich meine Anlage in die Schrottkiste, beim Abbau zerstört. Statt das einwandfrei funktionierende Ding vorsichtshalber vorsichtig mit dem Kran beiseite stellen... Flex und Schneidbrenner...

Mindestens 1a hat Siemens da noch rumgemurkst, Ende der Geschichte kenne ich nicht, da ich den Kontakt zum auch verrentetem Instandhalter verloren habe.

Der Blechdrucker war das 1. mal, dass ich einen Arbeitsplatz vernichte habe, ohne schlechtes Gewissen. Da lief immer ein Türke mit Holzschuhen über das Blech und und beschriftete das Blech mit Spezialkreide an einem (Spazier)stock.

"Was wenn der mal stolpert und hinfällt?" "Dann kommt der nächste Alibaba :]"

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Bernd Mayer schrieb:

Die Impedanz des 21 nF Kondensators bei 4.4 kHz liegt um 1700 Ohm. Noch tiefer geht nur mit Resonanzeffekt. Also ja.

Man kann auch direkt im Zeitbereich arbeiten:

Läuft letztlich auf Kurtosis raus. In der Zeitschrift der Forth e.V.