Piezoscheibe als Körperschallaufnehmer

Am 18.01.2011 12:24, schrieb RA Dr.M.Michael König:

Habe keine Erfahrungen mit Körperschallmikrofonen, aber das Prinzip ist wie bei den altgediegenen Plattenspielern mit Piezoaufnehmer. Diese können auf zwei verschiedene Arten verstärkt werden. Die "klassische" Variante ist ein hochohmige Ankopplung mit einem Verstärker hoher Eingansimpedanz (>1MOhm), die Ausgangsspannung ist dann im Bereich

Waldemar

Am Tue, 18 Jan 2011 12:24:20 +0100, meinte RA Dr.M.Michael König :

Sorry, Nachtrag, fiel beim Fertigstellen versehentlich unter den Tisch bzw. der Del-Taste zum Opfer: Einen angeblich speziell für die Abnahme von Köerpschall gebauten Sensor habe ich gefunden, den LD173C von Noliac, karge Doku unter

mfg, Dr.K.

Am Tue, 18 Jan 2011 12:42:32 +0100, meinte Waldemar Krzok :

Sie meinen die alten und billigen "keramischen" bzw. kristall-Abtastsysteme im Gegensatz zu den magnetischen Systemen? Natürlich erinnere ich mich daran, ist ja erst 40 Jahre her. Habe immer noch einen Schwung 78er Platten und einen entsprechenden Phonschrank mit so einem Spieler aus den 60ern (nein, nicht selbst gekauft, ererbt). Aber soweit ich mich daran erinnere hiß es da doch immer, daß diese keramischen/Kristallsystem im Gegenatz zu den teureren Magnetsystem keinen Entzerrer-Vorverstärker bräuchten sondern "direkt" angeschlossen werden könnten. Ich gebe aber zu, daß ich mich nie dafür interessiert habe, was für eine Elektronik in den Spielern steckt. Im Nachhinein vermute ich, daß auch die Spieler mit Magnetsystem wenigstens einen Impedanzwandler hatten, sonst wären ja die "langen" Leitungen zum separaten oder im Receiver eigebauten Entzerrer-Vorverstärker nicht möglich gewesen.

Tja. Und was folgert daraus für die konkrete Anwendung? Wenn ich das recht verstehe, dann sorgt das erste für einen mehr oder minder linearen Frequenzgang, während beim zweiten die höheren Frequenzen betont werden.

Der dann wiederum den verbogenen Frequenzgang korrigieren würde.

Aber welcher Unterschied würde dann im Ergebnis bestehen, was wäre für diese Anwendung besser? Hinzukommt, daß ich nach wie vor daran knabbere, daß allenthalten behauptet wird, die für Kondensatormirkos und Magnetsystem bestimmten Verstärker seien für Piezoscheiben nicht geeignet,

mfg, Dr.K.

Moin Michael,

Am 18.01.11 12.24, schrieb RA Dr.M.Michael König:

Piezos produzieren ein Ladungssignal als Output, welches in erster Näherung der Kraft proportional ist.

Eine "weich" an der Helmdecke aufgehängte und an die Schädeldecke angekoppelte Piezoscheibe wird also erstens ein ziemlich mickeriges Signal abgeben. Besser dürfte es sein, oben an der Piezoscheibe eine kleine seismissche Masse anzubringen, damit überhaupt erst einmal nennenswerte Kräfte entstehen. Mit seismischer Masse ist dann das Ladungssignal in erster Näherung proportional zur Beschleunigung an der Schädeldecke. Die auslenkungsproportionalen Signalanteile (Relativbewegung Kopf/Helm) kann man sicher gut wegfiltern, da die eher niederfrequent sein dürften.

Das Ladungssignal sollte mit einem ordentlichen Ladungsverstärker erst einmal in eine beschleunigungsabhängige Spannung umgeformt werden. Für einen Ladungsverstärker nimmt man sinnvollerweise einen OP mit FET-Eingang, mit irgendetwas Feld-Wald-und-Wiesen-mäßig Bipolarem wird man nicht weit kommen. Ladungsverstärker deshalb, um die Übertragung Kabel- und v.a. störunabhängig zu machen - Feuchtigkeit!

Tja, und damit dürfte insgesamt ein ziemlich unangenehmer Frequenzgang bei der Geschichte herauskommen, der zu ermitteln und für Sprachübertragung halbwegs geradezubiegen ist.

Davon, dass irgendeine Art von vorhandenem Vorverstärker/Entzerrer für Piezoanwendungen irgendwelcher sonstiger Art (Plattenspieler, Piezomikrofone für Luftschall, ...) ohne Modifikation geeignet sein könnte, würde ich nicht ausgehen wollen. Also wird man sich entweder mit einer halbwegs geordneten Modellbildung oder messtechnisch dem Problem nähern müssen und dann die Lösung finden müssen, die das Problem löst. Und nicht die Lösung, die man zufällig realisieren kann. Viel Spaß.

An anderer Stelle las ich "Und sorry, über 100 Euro für ein einziges Mikro ist kein akzeptabler Preis." Bei geschätzten nur 50 Arbeitsstunden für eine bastel^weigene Lösung arbeitest Du für 2 EUR/h. Und was kostet gleich nochmal eine Harley?

V.

Am 18.01.2011 15:11, schrieb RA Dr.M.Michael König:

Sagen wir mal so: ein Piezosystem im Plattenspieler ist in etwa so, wie so eine Piezoscheibe. Also für die ersten Versuche kann man so eine Scheibe wie ein Plattenspieler anschliessen und schauen was herauskommt. Wenn man noch weiter geht, dann kann man ein Aufnahmesystem eines Plattenspielers als Schädelmikrofon "mißbrauchen", statt Nadel irgendein Plättchen zum Einkoppeln. Ob eine Rille vibriert oder der Schädel dürfte ziemlich Wurscht sein. Das elektrische Interface muß halt "plattenschpielerig" sein.

Waldemar

Sensor geben sie als Piezo an, "seismic mass" geben sie auch an, Verfahren aber etwas ominös als "flexure". Denkbar wäre piezo bimorph ( Bild 2 ):

Einfachste Lösung ist da oft Electret-Mic mit Laubsäge vorsichtig zerlegen. Da findet sich meist sowas:

MfG JRD

Hallo,

Mach mal einen Billigfeuermelder auf oder hol Dir die Piezoscheiben von Pollin... Das Ganze Geraffel mit Schaumstoff und Co kannst Du vergessen. Die Scheibe kommt oben in den Helm, oder sonst wo, wo sie hart gegen Deinen Kopf ankoppelt. Ich würde ja eher an der Stirn versuchen, da sind weniger Haare dazwischen... Die großen Piezoscheiben sind auch gar nicht mehr so kritisch mit dem Widerstand des Verstärkers. Lass Dich da nicht einschüchtern. Um die Teile an eine PMR anzukoppeln musst Du trotzdem ein bischen nachhelfen. Mein PiezoVV hat ein BS170, ein Megaohmwiderstand von Gate zum Drain und eine 5-10 V Zenerdiode um das Gate zur Source zu schützen. Parallel zur Zener liegt die Piezokeramik und gut ists schon. Der Klirrfaktor reicht nie für Hifi, aber Du wirst Dich wundern, wie gut das geht.

Keep it simple

Marte

Am Tue, 18 Jan 2011 16:25:42 +0100, meinte Volker Staben :

Was immer ich mir unter einem Ladungssignal vorzustellen habe. ;-) Nein schon gut, ich muß es nicht verstehen, mir genügt, wenn am Ende eine brauchbare Schaltung steht.

Das hatten wir schon in dem anderen Fred und es leuchtet mir nach wiel vor nicht ein, warum bei einem Körperschallmikro eine größere Masse der Sensor-Aufnahmefläche vorteilhaft sein soll. Denn da geht es doch gerade nicht darum, daß infolge der Bewegung des Sensors und der Trägheit der schweren Sensor-Aufnahmefläche eine große Auslenkung erzielt wird. Gerade im Gegenteil soll die bei einem Moppedfahrer unabdingbare Bewegung des Helms (und Kopfs) möglichst keine Auswirkungen auf den Sensor haben und die Auslenkung der Sensor-Aufnahmefläche erfolgt nicht durch dessen Trägheit bei Bewegungen des Sensors im übrigen sondern unmittelbar durch die Schwingungen des mechanisch angekoppelten Schädelknochens. Wie bei einem normalen Mikro muß doch daher die Masse der bewegten Fläche - bei Mikro die Membran, hier die auf dem Kopfknochen aufliegende Sensor-Aufnahmefläche - möglichst gering sein.

Da sehe ich zunächst kein Problem, zumal ich auch die Frequenzen unter etwa 300 Hz ohnehin wegfiltern würde - zum Verstehen der Sprache mittels Kopfhörer sind sie nicht erforderlich, bergen aber reichlich Störungspotential. Aber Versuch macht kluch. Im übrigen wäre die Masse aufgrund des mechanisch "fest" angekoppelten Kopfes ohnehin schon sehr groß.

Ja, das habe ich schon gelesen, Ladungsverstärker, und wie oben geschrieben habe ich auch den eintrag bei Wikipedia gelesen, aber es hilft mir nicht weiter auf dem Weg zu einer nachzubauenden Schaltung. Zumal in der internen Schaltung dieses Noliac-Sensors LD173C eine nicht allzu exotisch aussehende Single-FET-Schaltung zu sehen ist.

Das wäre das geringste Prob. es geht ja nicht um Hifi. Und wenn es quäkt - egal, Hauptsache ohne Störungen und Windgeräusche.

Naja, irgenwo muß ich anfangen. Und eine Piezoscheibe als Körperschallaufnahmer ist ja nicht wirklich Neuland, in dem man den Nobelpreis erhalten könnte. Siehe das Beispiel des LD173C - so sieht es in der Praxis aus und es würde schon genügen, eine gegißte Schätzung für möglicherweise passende Werte der Bauteile zu erhalten. Es geht ja nur darum, das Signal auszukoppeln, wie es bei einem Kondesatormikro der Fall ist. Also bitte schön, ich brauche wirklich eine "praktische" Hilfe.

Wie man´s macht ist es verkehrt, Wer sagt: "Geld spielt keine Rolle, das Mopped ist teuer genug", gilt als neureicher Snob, als Kotzbrocken. Macht man das Gegenteil, kommt einen "Gegenrechnung" - die im übrigen wie alle diese "Rechnungen" den kapitalen Fehler aufweisen, zu unterstellen, daß der Betreffende in der nicht verbastelten Zeit Geld verdienen könnte bzw. zu erledigende Arbeit für immer liegenlassen würde. Die Frage ist allenfalls: Ist meine Freizeit mir das wert? Je nun, ich bin Bastler ... Außerdem; Gerade weil das Mopped schon genug kostet muß man drumherum aufs Geld schauen ... Und: Wieso 50 Stunden? Hier geht es nur ums "Mikro", das allein wären die über 100,- Euro, alles andere - Konstruktion im Helm und alles andere, das ich hier mangels Relevanz für die Mikrofonfrage nicht ausgebreitet habe - ist viel mehr. Und bei der doch letzten Endes nicht so weltbewegenden Frage, wie die Schaltung direkt nach der Piezoscheibe aussehen muß, kommen wohl kaum 50 Stunden zusammen ...

mfg, Dr.K.

RA Dr.M.Michael König schrieb:

Hallo,

auch wenn es nicht um Hifi geht, aber es geht um ausreichend gute Sprachverständlichkeit und Störunterdrückung. Dazu muß man dann doch den Frequenzgang so hinbiegen das die Sprache möglichst gut durchkommt und die Störungen möglichst wenig. Ob das nun das geringste Problem ist wage ich zu bezweifeln.

Bye

Wenn man wirklich die angegebene Schaltung verwenden wollte:

Vcc | R3 = 5,6k | +---- D +---+-G | | S Piezo | | | | | "Bias current 50uA max" +------+ | | 1M= R2 R1 | | GND GND

Könnte man sie wohl im Kern als die Stromquelle ansehen:

| D +-G | S | | | R1 | | +--+ |

Wobei R1 passend für den Transistor auf 50uAmax ausgelegt wurde. Ich habe zwar nie viel mit JFets gemacht, glaube mich aber zu erinnern, daß Steilheit bei Ugs=0V am größten ist. Man will für Mikrofon also wohl nicht viel Ugs.

MfG JRD

Am Tue, 18 Jan 2011 17:32:07 +0100, meinte Marte Schwarz :

Die Scheiben habe ich schon lange Jahre im Bauteilekasten, jetzt kann ich sie endlich sinnvoll nutzen.

Mhm. Da bin ich nicht so sicher. Wenn die andere Seite der Scheibe blockiert wird, also nicht mehr schwingen kann - wie soll sie dann die Vibs vom Schädelknochen aufnehmen? Mag sein, daß der Kontakt mit dem weichen Innenpolster selbst nicht schadet, aber direkt ankleben ist zweifellos nicht zu, also wird es über einen kleinen Abstandsring laufen müssen, und wenn nur zum Ankleben.

Grundsätzlich richtig (noch habe ich Haare auf dem Kopf). Aber das mit der Stirn ist bei Jethelmen (um die geht es ja, bei Integralhelmen tut es ein normales Mike gegenüber dem Mund) ein Problem jedenfalls bei mir ist die Storn noch nicht so hoch, daß sie weit genug in den Helmbereich reichen würde. Und im senkrechten Bereich ist es nicht unproblematisch, den Piezo ohne Gefahr des Abreißen beim Auf- und Absetzen zu montieren. Aber mal schauen ...

Natürlich. Das ist eine andere Baustelle, aber eine, mit der ich mich auskenne. Hier geht es mir nur um die "niederohmige Auskopplung" des Piezosignals. Wobei PMR nur ein Aspekt ist, das Schädelmikro bietet, wenn wirklich nebengeräuschfrei, die komfortable Möglichkeit der Dauerverbindung mit dem Sozius (über Kabel, klar) bzw. einer wirklich funktionierenden Vox-Schaltung, also keine Knöpfchendrücken mehr ...

In welcher Ambiente, welche Anwendung? Audio?

Dumme Frage: Kathode zu Source?

reicht

Hm. Widerstand von Gate zu Drain .... soweit ich mich erinnere ist bei allen diesen Mikro-VV und auch bei der LD173C-Innenschaltung der Widerstand (die Widerstände) in der Soruce-Gegend .... könnte ich mal die Schaltung sehen?

Liegt in meiner Natur, deswegen frage ich.

mfg, Dr.K.

Am Tue, 18 Jan 2011 18:02:58 +0100, meinte Uwe Hercksen :

ja sicher, das muß schon brauchbar klingen, aber das ist wirklich das geringere Prob, zumal ich keine Normen einhalten muß. Wie es aber den Anschein hat ist das "richtige" niederohmige Auskopplung das weitaus größere Problem, denn "die" (konkrete) Schaltung ist noch immer nicht gefunden. Erst die Kuh erlegen dann sehe ich mit dem Fell weiter.

mfg, Dr.K.

In der Literaturstelle von 1967 die im anderen thread genannt ist wird explizit darauf verwiesen daß der Benutzer "Kaumgummikauen, an Bleistift nagen und sich am am Kopf kratzen" unterlassen möge weil das stört. Bei Autoradios gabs ehedem wohl noiseblanker gegen Spikes aus der Antenne. Man erkennt ob ein Signal zu schnelle Anstiegszeit und zu hohen Pegel hat und schaltet dann sofort für Augenblick auf Pause. Ersetzt damit den Plop im Lautsprecher durch Ruhe. Gäbe also schon elektronische Erweiterungen die käufliche Lösungen nicht haben. Im anderen thread habe ich ja auch schon die Variante mit Mehrfach- differenzierern genannt um den verlorengegangenen hohen Frequenzanteil zu rekonstruieren.

MfG JRD

Am Tue, 18 Jan 2011 16:56:58 +0100, meinte Rafael Deliano :

Wie auch immer ....

Aber hallo, es heißt doch überall, daß die Kodensatormikroschaltung nicht für die Piezoscheibe geeignet ist.

Welcher einzlen käufliche NJFET ist für so etwas geeignet? eigentlich kaufe ich nicht beim großen C, aber wenn es nur um ein Teil geht und ich ohnehin bei ihm vorbeikomme ... Mit Einzel-FETs habe ich noch nie groß zu tun gehabt, daher habe ich eigentlich nichts vorrätig ...

mfg, Dr.K.

Wenn man den Source-Widerstand rauswirft ist das Beschaltung wie bei Electret. Letztlich ist es ja so daß man 2poligen Hochpaß bei 300Hz mit OP will, aber der Piezo diese Schaltung nicht treibt. Man braucht also nach Piezo einen Impedanzwandler/Buffer. Das kann ein JFet sein. Der kann dann sogar kurzes Kabel treiben.

Möglich daß Reichelt irgendwo low noise Typen hat, aber bei Japan-Typen habe ich wenig Überblick. Die SMD-JFets aus Electrets haben nette Eigenschaften: überlange Beinchen, besonders am Gate. Man muß den Gate-Widerstand nicht einlöten da der ja mit auf Chip ist. Insofern für empfindliche Anwendungen bei Sensoren recht empfehlenswert.

MfG JRD

Moin,

Am 18.01.11 17.34, schrieb RA Dr.M.Michael König:

weil die Kraft, die der Piezo "sieht", die reine Trägheitskraft der seismischen Masse ist. Ist die Masse null, so ist auch diese Kraft null. Und damit das Ausgangssignal des Piezos.

V.

Mich irritiert, dass in diesem Thread noch keiner Transducer aus dem Musikalienbedarf ins Gespräch gebracht hat. Das sind so kleine Körperschalltonabnehmer in Piezotechnik, die man sich z.B. einfach auf den Kontrabass klebt:

Gruß Henning

Hallo Dr.K.

Umso besser.

Du hast das Prinzip des Piezo nicht verstanden und auch den Körperschall nicht. Du willst das Teil gar nicht schwingen lassen, sondern Druck darauf ausüben.

Das Teil am Besten einfach da hin kleben, wo Dein Kopf satt am Helm aufliegt.

Diverse: Körperschall Aufnahme der Herzaktion und andere Körperschalleffekte Lungengeräusche... aber auch als deutlich empfindlicheres Mikrofon im Einsatz als Babyphon, wo die VOX-Funktion viel zu spät auf Sendung geht, wenn man das interne Mik nimmt. Ich hab da ein Billig-Piezo-Mik mit eben jenem bewährten VV ans PMR angeschlossen und gut war. Die zener nicht vergessen, sonst schießt das Piezo bei erst bester Gelegenheit das Gate weg.

??? Nee, ! Das Gate an die Kathode natürlich und der Source an die Anode, wie soll der MOSFET sonst je leiten... Über den Widerstand zwischen Gate und Drain bekommt das Gate genau so viel Ladung, dass der Mosfet in den linearen Bereich geht (beim BS170 ist das so in der Gegend zwischen 1,5 V und 2 V, also in etwa da, wo die Elektretmikros auch liegen. da der Widerstand um die Megaohm liegt und die Piezos einige nF Kapazität mitbringen ist die frequenzmäßige Gegenkopplung für Dein Frequenzbereich eigentlich irrelevant.

reicht

Dann werden dort JFET eingesetzt. Da hatte ich keinen brauchbaren greifbar, BS170 hab ich immer da (bzw BSS89 & Co, da kommts hier nicht drauf an)

So kompliziert ist die jetzt nicht, als dass ich mich jetzt in ASCII-Art mühe, sorry.

MfG

Prof. Dr.-Ing. M. ;-)

Hi Dr. K.

Eben, Du klopfst einmal unsanft gegen den Piezo und der FET war mal ein solcher.

Deswegen nehm ich für sowas ja auch einen ganz popeligen MOSFET, wie er überall billig zu bekommen ist, zur Not auch aus einer alten Festplatte oder sonst wo ausgeschlachtet. Eigentlich könnte das auch mit einem bipolaren Darlington (oder eben zwei Transsitoren) gehen... Je länegr ich drüber nachdenke, desto mehr reizt es mich gerade, das mal mit einem PNP-Darlington auszuprobieren, oder ggfs auch mit einem BS250 nicht wie im anderen Thread als Sourceschaltung, sondern als Sourcefolger... muss ich mal am Wochenende ausprobieren, sollte die Sprachqualität gleich einiges verbessern.

Marte (ich mags hier irgendwie doch lieber ohne Titel dafür mit Vornamen...)