Piezoscheibe als Körperschallaufnehmer

Hi Henning,

In einem frühen Bastelbuch stand mal sinngemäß

Sensor: billig Transducer: Teuer, aber auch nichts anderes ;-)

Diese Transducer sind auch nichts anderes als eben jene hier diskutierten Piezoscheiben, nur meist noch nicht einmal mit irgendwelchen Vorverstärkern irgendwelcher Art. Hab ich für die Akustische Gitarren auch ein paar. Das sind mehr oder weniger intelligent gestaltete Klammern, die eine Piezoscheiben an das Instrument klemmen, meist dürftige Zugentlastungen und ein viel zu kurzes Kabel dran. Mein Bestes hat direkt aus China am wenigsten gekostet ;-) Ich habs auch schon zum Aufkleben gesehen.

Dr.K braucht aber explizit eine Anbindung an sein PMR, das wird direkt wahrscheinlich nicht gehen. Ein Versuch, einfach ein paar kOhm parallel zum Piezo wäre allerdings auch schon mal ein versuch wert.

Marte

Marte Schwarz :

Nehmen wir mal an, man nimmt eine normale Piezoscheibe ( aus einem Signalgeber). Dann sollte ein Teil (z.B der Außenring) _möglichst_ in Ruhe bleiben - d.h. den auf einen massiven Bleiblock oder sowas kleben und der Ring sollte auch möglichst wenig Kontakt zum Helm haben, es darf nur auf den Schaumstoff drücken, der filtert ja schon ein wenig. Die Mitte soll den Körperschall aufnehmen; am sinnvollsten ihmo über einen leichten dünnen Stift durch die Haare auf den Kopf drücken. Dass sollte dann schon - einfach so auf den Kopf gelegt - funktionieren; wenn es durch den Schaumstoff des Helmes noch ein wenig angedrückt wird, ist es umso besser. Der Außenring des Piezos sollte auf der Seite den Kopf _nicht_ berühren (is ja dann akustischer Kurzschluss). Keine Ahnung ob man Piezoscheiben durchbohren darf; da würd ich dann ne kleine Kunststoffschraube in der Mitte befestigen. Ne Frage ist auch, ob man den Schraubenpiekser lange mag ;-). Je leichter das ist, umso besser. Also innen möglichst leicht und aussen möglichst schwer....

M.

Am 19.01.2011 10:03, schrieb Marte Schwarz:

Wird hohe Töne ziemlich hervorheben, aber versuchen soll man. Dazwischen vorsichtshalber ein Kondensator, falls PMR Phantomspeisung haben sollte. Also parallel zum Piezo ein paar kOhm und dann in Reihe 1-10uF.

Waldemar

Hallo Matthias,

Richtig, hier könnte man also was dämpfendes elastisches zum Helm dazwischenlegen, aber nur da am Aussenrand bitte. Diew TEile laufen nämlich oft (nicht immer) nicht als Dickenschwinger, sondern als konzentrische Biegeschwinger.

Wenn man es todoptimieren wollte... Aber warum einfach, wenn man's kompliziert machen kann...

Ja ja, diese Theoretiker von heute... hast ja recht, aber es funktioniert blendend, weil der Kopf fast überall eine konvexe Struktur hat, während die Piezoscheiben sehr plan sind.

besser nicht

... wenn man aussen nichts dagegensetzen kann (wie z.B. den Helm als solcher)...

Marte

Hi Waldemar,

Das wird Dr.K. nicht wirklch stören, sowenig wie es die Musiker stört, die solche Teile einsetzen. Das Kabel dämpft die Höhen ohnehin genug weg. Im Ernst, Alle solche Teile, die ich kenne, werden eher via Equilizer in den Höhen wieder gepusht, nie aber abgesenkt.

Da kommen in der Regel, wie bei Soundkarten und anderen Elektretmikrofoneingängen auch, über einen Widerstand (aFAIR waren es bei allen meinen PMRs 2k2) 3V3 oder auch direkt die Akkuspannung. Das Elektretmikro bzw dessen JFET bilden dann den aktiven unteren Zweig des Spannungsteilers. Der DC-Arbeitspunkt liuegt bei meine teilen zwischen 1 V und 2 V und wird dann über einen Kondensator ausgekoppelt

Das gibt sichere Ruhe auf dem Kanal.

Marte

Am Tue, 18 Jan 2011 19:59:47 +0100, meinte Henning Paul :

wertvoller Hinweis, danke. Mir waren diese Dinger nicht bekannt. Allerdings bewegen sich die Mehrzahl dieser Dinger in preislich uninteressanten Regionen, bei einigen vermute ich, daß ein Kondensatormikro drin steckt, und die Mehrzahl sind zu groß. Aber einer, der ausgerechnet HARLEY BENTON HB-T heißt :-), und auch preislich nicht zu sehr abschreckt, könnte geeignet sein. Sollte er bereits eine Verstärkerstufe wie die Kondesantormikros enthalten wäre das geeigneter Kandidat für Tests, wenngleich ich aufgrund des Aussehens stark vermute, daß da auch nur eine übliche Piezoscheibe mit einer FET-Stufe drinsteckt, also Teile im Wert von 50 Cent mit einem musikerfachspezifischen riesigen Gewinnaufschlag verkauft werden. Aber vielleicht gibt es ja bei den scheiben unterschiedlich gut geeignete Ausführungen. Ich habe mich jedenfalls mal erkundigt, ob da schon ein Verstärker drin ist, und bejahendenfalls werde ich das Teil testen und mit der eigenen Bastelösung vergleichen.

mfg, Dr.K.

Am Wed, 19 Jan 2011 09:19:35 +0100, meinte Marte Schwarz :

Behaupte ich auch gar nicht. Aus meiner Unwissenheit mache ich nie ein Hehl.

Will ich das? Ich dachte, daß es darum geht, die Schwingungen der Schädeldecke aufzunehmen.

Das ist oben. genau mittig. Dort werden auch im kommerziellen Bereich die Aufnehmer angebracht.

Oho! Kling genau nach der Schaltung, die ich suche/brauche.

Ich habe den anderen Fred gefunden, den Sie ansprachen, den mit dem Unterwasser"mikro" aus einer Piezoscheibe. Dort haben sie darauf hingewiesen, daß die übliche Konsendatormikro-VV-Schaltung nicgt geeignet sei. Leider helfen mir die dortigen Hinweise nicht weiter. Wäre es zu vermessen, Sie um eine konkrete Schaltung zu bitten? Oder ist das die nachfolgende Schaltung?

Von den Schaltbildern her sind es wohl immer NJFETs, warum auch immer, das kann ich nicht beurteilen.

sorry.

Also so:

mfg Dr.K.

Am Tue, 18 Jan 2011 19:39:38 +0100, meinte Volker Staben :

Ich verstehe es nach wie vor nicht, aber ich akzeptiere es. Allerdings würde ich mich unwohl fühlen, auf der Oberseite der Piezoscheibe eine 10mm-Mutter oder so aufzukleben. Im Fall eines Falles würde die Piezoscheibe keinen wirklichen Schaden anrichten, aber die 10mm-Mutter zwischen Styro/Polsterung und Scheibe drückt sich nicht flach, vielleicht etwas ins Styropor, aber dann doch durch den Piezo in den Schädel. Aber ich werde es jedenfalls ausprobieren, welcher Unterschied sich ergibt.

mfg, Dr.K.

Am Tue, 18 Jan 2011 18:46:56 +0100, meinte Rafael Deliano :

Abgesehen vom Kaugummikauen, das aber beim Sprechen weniger in Betracht kommt, kann der Moppedfahrer nichts von dem machen, Schlucken gehört zwra auch dazu, dürfte aber weder abzustellen noch wirklich störend sein. Außerdem muß man sich die Alternative klarmachen: Ein Mikro, das bei Tempo 100 von dem Fahrtwind ausgesetzt ist. Was da noch an Sprache rüberkommt ....

Mhm. Werde ich mir merken, falls derartige Störungen auftreten sollten.

mfg, Dr.K.

Am Wed, 19 Jan 2011 09:31:16 +0100, meinte Marte Schwarz :

Ach. Nur deswegen?

Mhm. Habe mich jetzt mal auf Verdacht mit einem BF245C eindeckt. Die Erinnerung kommt wieder, früher, vor zwei Ewigkeiten, haben wir die Teile im legendären FORMANT-Synthie verwendet ...

Das war

Das klingt interessant. Ich wage kaum, nach der Schaltung zu fragen ... Könnte das vielleicht Ähnlichkeit mit der Innenbschaltung des LDC173C haben?

mfg, Dr.K.

Am Tue, 18 Jan 2011 18:31:35 +0100, meinte Rafael Deliano :

Danke. Ist halt schon mal ein Anhaltspunkt. Der Hersteller wird sich etwas dabei gedacht haben ...

Sehe ich das richtig: R1 und R2 jeweils 1M (als Anhaltspunkt)?

Und als Transi - wäre ein BF245 erstmal geeignet?

mfg, Dr.K.

Hallo Dr.K.

Die sind eigentlich eher auf größere Drainströme ausgelegt, braucht eben entsprechend Sourcewiderstand. Muss deswegen nicht schlecht sein.

Ja, da hatte ich schon erwähnt, dass eine Drainschaltung bei großen Pegeln schlauer sien könnte als die allerorts beschriebenen Sourceschaltungen.

nein, ohne Photodioden, quasi anstelle der Photodiode den Piezo

und den C anstelle des Rückkopplungswiderstandes.

Einen zum Auskoppeln, aber der ist schon im PMR drin.

nein, das ist wieder die altbekannte Sourceschaltung, nur eben hier mit Sourcewiderstand als Gegenkopplung und den Piezo parallel zum Gatewiderstand, der beim JFET eben so rein muss, damit das Gate auch schön negativ zum Source werden kann. JFETs rauschen wohl weniger als MOSFETs. Bei Mosfets nimmt man den eben zum Drain, damit sich Uds in etwa bei der Schwellspannung einstellt. Das passt bei den gängigen KleinsignalMOSFETs dankenswerterweise gut zu den Soundkarten und PMR-Funkquetschen.

Marte

Am Wed, 19 Jan 2011 11:37:48 +0000 (UTC), meinte Matthias Weingart :

Ich verstehe von der Theorie ja leider nicht allzuviel, aber eines werde ich ganz gewiß nicht tun: Mir auf diese Weise im Fall eines (Un)Falles den Schädel penetrieren. Nicht von dem, was da zwischen Helmpolster und Schädel "montiert" wird, darf bei einem (Un)Fall zu einer Verletzung führen.

mfg, Dr.K.

Hallo Dr.K.,

Sag ich doch ;-) Die Schwingungen der Schädeldecke sollen sich als Druckwellen auf die Piezoscheibe übertragen.

Wird seinen guten Grund haben.

genau so ist das bei mir üblicherweise, wenn ichs schön empfindlich brauche und an einen Elektretanschluß muss (Soundcard und PMR). Bei Soundcards kommen üblicherweise 5 V über 2k2 bis 4k7 und bei PMR ca. 3V3 mit 1k bis 2k2.

Wie gesagt, vergiss die Zener nie, die Scheiben können richtig Spannung von sich geben. Ich hatte da auch erst einige defekte haben müssen, bevor ichs gemessen habe. davor war ich schlicht von ESD ausgegangen, weil meist ja auch die Scheibe berührt wurde. Bis ich einen Ausfall hatte, wo definitiv keine Berührung war, also ESD ausgeshlossen war. Aber es war reproduzierbar und mit dem Oszi hat man die fast 100 V gut gesehen.

Anstelle des BS170 kannst Du auch mal zwei TUN in Darlingtonschaltung versuchen, sollte ähnlich gehen. Vielleicht sogar auch ein TUN alleine, dann allerdings den Widerstand auf ca 100 k reduzieren. Mit PNP bzw pMOSFETs (wie z.B. BS250) könnte man eben das Ganze als Drainschaltung alias Sourcefolger bzw Kollektorschaltung alias Emitterfolger machen, was natürlich ohne Spannungsverstärkung ist. Das wiederum tut der Audioqualität gut. Man würde also den Emitter/Source des PNP/pMOSFET nach oben an den Ausgang hängen und den hochohmigen Widerstand wieder von Basis/Gate nach unten zum Kollektor/Drain, der auf Masse gelegt wird. Parallel zu jenem Widerstand kommt dann die Piezoscheibe und die immer noch obligatorische Zenerdiode.

Viel Erfolg

Marte Marte

Am Wed, 19 Jan 2011 10:03:46 +0100, meinte Marte Schwarz :

Die Vermutung habe ich, aber ich warte erst noch mal auf die Antwort des Anbieters.

Nee, langsam, ich suche keine unmittelbare Anbindung an das PMR. Da steckt schon noch etwas andere Elektronik und ein spezielleres Konzept dazwischen, es geht mir derzeit wirklich nur darum, den Körperschall vom Schädel so abgreifen zu können, daß das Sprachsignal wie von einem Kondesatormikro kommend zur Weiterbearbeiterung (Filter, Verstärker usw.) vorliegt.

mfg, Dr.K.

Am Wed, 19 Jan 2011 20:13:24 +0100, meinte Marte Schwarz :

Das habe ich jetzt nicht mehr verstanden. Einen vergleichsweise niederohmigen R parallel zum Piezo? Warum dann erst das hochohmige Abgreifen über den FET?

Nochmals zu Schaltungen. Über andere Suchstrategien habe ich ein paar (angebliche) Piezo-VV-Schaltungen aus dem Musikbereich gefunden:

Irgendetwas dabei, was hier Gnade findet?

mfg, Dr.K.

R2=1M d.h. hochohmig, ist erstmal unkritisch

R1 :

• kann man auch als Null Ohm annehmen wie bei üblicher Electret-Schaltung.
• kann man einbauen, Schaltung als Stromquelle auffassen und einen Wert wie z.B. "50uA" vorgeben. * man kann Poti reintun, drehen und Strom an R3 messen bis man die 50uA eingestellt hat. * man kann JFets rechnen:
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  Ist aus Siliconix-Datenbuch und englisch aber harmlos. Die Schaltung ist in "Figure 1" dargestellt. Die Hauptformel ist das Ungetüm Formel (1)
• Id hat man ja als 50uA vorgegeben.
• Idss findet man im Datenblatt ( auf Seite 3 ) für einen BF245C als ca. 12 ... 25 mA. Also wohl 18mA
• der Faktor k ist von der Geometrie abhängig und liegt von 1,7 ... 2,0. Also wohl 1,85
• Ugsoff ist laut Datenblatt -0,5 ... -8V. Also wohl 4,25V Ich komme auf Ug=4V, man hat ihn fast abgewürgt. Und da dann mit Formel (2) auf 80k Ohm. Es sollte aber mit Blick auf die irrsinnige Steuung von Ugsoff klar sein, daß man letztlich Poti benötigt wenn man einen definierten Strom will.

MfG JRD

Hi Dr.K.

Das hatte ich ja auch nicht behauptet.

Klassische Sourceschaltung eben.

... mit starker Gegenkopplung, sollte gehen.

Warum er dann nicht gleich einen Sourcefolger baut entzieht sich meinem Verständnis.

Endlich ein Sourcefolger und dann gleich ein guter, wenngleich für Deine Zwecke eigntlich schon zu gut.

Nee, der zweite ist als Stromquelle für den ideal hochohmigen Abschluß am Sourcefolger. Das ist fürs HiFi-Ohr. gibt noch weniger Verzerrung rein.

dto nur dass er die Stromquelle mit einem TUN macht. Ist eben in der Bastelkiste eher verfügbar und kommt wahrscheinlich mit weniger Spannung klar. Für Dene Zwecke reicht da wahrscheinlich ein geeigneter Widerstand. R6, R7 R19 und begleitende C kannst Du eigentlich weglassen. Das hebt nur elegant den Arbeitspunkt nach oben. Insoweit tuts aber auch nicht weh, wenn Du den Platz dafür hast. Ansonsten 1 Megohm und die Zener hehen Masse legen und das Piezo nebendran, einen Widerstand mit ca 10 k von Source gegen Masse und gut ists. Klassisch Sourcefolger eben, wenn das Signal groß genug reinkommt, warum mehr...

Aber kurz gesagt, die letzten beiden (insbesondere letzter) sollte nachbausicher sein. ggfs musst Du R18 oder R6 anpassen, dass der DC-Arbeitpunkt hinkommt. Da Du ja anscheinend nicht gegen einen gegebenen Drainwiderstand arbeiten musst, gehen die alle problemlos.

Marte

Moin,

Am 20.01.11 16.47, schrieb RA Dr.M.Michael König:

Kraft = Masse * Beschleunigung.

Es gibt ein nettes Schulexperiment: eine nicht unerhebliche Masse, an einem dünnen Faden aufgehängt, an einem identisch dünnen Faden an der Masse nach unten ziehen:

Zieht man langsam, reißt er obere Faden, weil der die Zugkraft und die Kraft der Masse im Schwerefeld der Erde tragen muss.

Zieht man ruckartig, reißt der untere Faden, weil die Trägheitskräfte der Masse groß werden.

Es gibt im Universum kein Frühstück umsonst...

Die Masse wäre ja auch durch den Piezo relativ steif an die Schädeldecke angekoppelt. Also darf die Masse ohnehin nicht so groß werden, dass der Frequenzgang des Körperschalls niedergeknüppelt wird. Vielleicht käme auch ein kleines Drehteil in Frage, das nach "oben" - Richtung starre Helmdecke - in einer Aussparung des Polstermaterials Luft hat. Ich denke, in Bezug auf eine ganze Reihe von Effekten wird man sich da durchaus Gedanken machen müssen. Die Bastellösung "mal eben schnell eine M10-Mutter..." kanns auch hier nicht bringen.

Volker.