Vibrationsmotor für Kopfhörerausgang

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Autor
Vibrationsmotor für Kopfhörerausgang

    







BID = 123881

lobendank

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Lautsprecher mit Vibrationseigenschaften

Beschreibung

Technisches Gebiet
Die Erfindung befasst sich mit der ausbildung von lautsprechern, insbesondere mit der Ausbildung von Lautsprechern mit verstärkten Vibrationseigenschaften zur besseren Untermalung bzw. Darstellung der akustischen Schwingungen für Gehörlose und Schwerhörige.
Ein wie im oberbegriff des Anspruchs beschriebener Lautsprecher ist aus der DE-A-3 917 477 bekannt.

Stand der Technik
Ein herkömmlicher Lautsprecher ist als Stand der Technik hinreichend bekannt.
Stand der Technik ist eine Lautsprechermembran aus Papier oder Kunstoff, welche in kegelförmiger Ausführung mittels flexibler Sicke am Lautsprecherkorb befestigt ist, und mittels eines Dauermagneten und einer Spule durch elektromagnetische Vorgänge angetrieben wird.
Herkömmliche Lautsprecher werden üblicherweise so hergestellt, dass eine möglichst verzerrungsfreie, klare, qualitativ hochwertige Wiedergabe von Tönen ermöglicht wird. Hieraus resultieren diverse dämpfenden Eigenschaften, die eine spürbare Vibration verhindern oder nur im begrenzten Maße zulassen.
Es ist auch Stand der Technik, dass sowohl die Lautsprechermembran, als auch die Zentriermembran und selbst die Sicke durch die Vibration Töne erzeugen, wobei die Zentriermembran Töne im oberen Frequenzbereich wiedergibt (ab 1.000 Hz).
Ein Gehörloser ist darauf angewiesen, Töne sensorisch zu ertasten, was ihm in der Regel durch Berühren der Lautsprechermembran gelingt, vorrausgesetzt, die Auslenkung der Membran (Hub) ist stark genug (erhöhter Schalldruck bzw. erhöhte Lautstärke) und das Musikstück enthält die für die Ertastung nötigen Frequenzen unterhalb 1.000 Hz.
Durch die Abtastung der Membran kann zum Einen die Musikwiedergabe verzerrt werden, zum Anderen die Membran beschädigt werden.
Eine transportable Lösung wird nach Stand der Technik durch die erforderliche Größe und den/die erforderlichen Schalldruck/Lautstärke erschwert.

Transportable Lautsprecher sind nach Stand der Technik zu schwach und zu empfindlich, um die gestellte Aufgabe zu erfüllen.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein transportables Lautsprechersystem anzugeben, welches im verstärkten Maße frequenzbezogene Vibrationen deutlich ertastbar wiedergibt, ohne die Umwelt über die Maßen durch Lärm zu belästigen.


Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mittels einer Tonquelle (Walkman, Discman, o.ä.), eines Verstärkers, einem Frequenzfilter und einer speziellen Lautsprecherkonstruktion gelöst, wobei die Tonquelle, der Verstärker, sowie der Frequenzfilter nicht Teil der Erfindung sind.
Verstärker und Frequenzfilter sind Stand der Technik und werden nicht näher erläutert.
Der Verstärker dient zur Wiedergabe eines verstärkten Signals von mindestens 5 Watt.
Der Frequenzfilter entfernt alle Töne oberhalb der sensorischen Empfindungsgrenze (1.000 Hz)

Lautsprecherkonstruktion
Ein solcher Lautsprecher muss zum Einen eine verstärkte Leistung ermöglichen, um die nötige Auslenkung (Hub) zu erzeugen, zum Anderen leicht, kompakt sein und die Membranoberfläche muss druckunempfindlich sein.
Die Konstruktion bedient sich als Permanentmagnet eines Neodymmagneten, sogenannten Powermagneten, welche trotz geringem Abmass und Gewicht eine enorme Magnetwirkung besitzen.
Die Anordnung von Magnetsystem und Schwingspule ist analog dem Stand der Technik(5).
Als Vibrationsüberträger dient eine aus extrudiertem Polystyrol (PS), sogenanntem Extruderschaum oder XPS, hergestellter Formkörper (10), welcher direkt auf den Schwingspulenträger (15) mittels Verklebung befestigt wird. Dieser Formkörper enthält 2 Vertiefungen zur Fixierung der Zentrierspinne (13) und der Sicke (11), um ein unkoordiniertes Auslenken zu verhindern.
Die Zentrierspinne (Fig. 2) ist möglichst filigran gearbeitet, um eine Tonerzeugung weitgehend zu verhindern.
Die Stromversorgung der Schwingspule (14) erfolgt über die Zentrierspinne.
Die Sicke (11) besteht aus einem flexiblem, aber offenporigem Material um bei gutem Schwingverhalten die Tonerzeugung zu vermindern.
Aufgrund der Form des Schaumkörpers (10) entsteht entsteht so trotz erhöhter Hubbewegung gegenüber gleichgroßen, gleichschweren Lautsprechern, eine geringerer Schalldruck(geringere Lautstärke), was dazu führt, dass der Anwender eine deutliche Vibration wahrnimmt, ohne dabei ein Übermaß an Lärm erzeugen zu müssen.
Die Stärke des Neodymmagneten lässt auch einen gewissen Druck auf den Schaumkörper zu, ohne dabei an Intensität zu verlieren.
Zweckmäßigerweise würde die Erfindung in Kombination mit einem Haltebügel, ähnlich dem eines herkömmlichen Kopfhörers, verwendet werden, um einen gleichmäßigen Druck auf sensible Körperstellen auszuüben.
Denkbare Körperstellen sind der Hals, der Bauch, der Kopf oder der Unterarm.
Eine weitere denkbare Anwendung besteht in Verbindung mit einem Mikrofon, welches dem Anwender ermöglicht, auf Fremdquellen (Discothek, Konzerte, etc.) zurückzugreifen.
Aufgrund der Konstruktion ist es aber auch möglich, diese Erfindung z.B. in einer entsprechenden Matratze einzuarbeiten und so zu therapeutischen Anwendungen, wie Massagen, zu verwenden.
In gekapselter, wasserdichter Ausführung kann die Erfindung auch unter Wasser zu Therapiezwecken oder zur Steigerung des Wohlbefindens verwendet werden, ohne übermäßigen Lärm zu erzeugen, was bei herkömmlichen Anwendungen aufgrund der Schallübertragung in festen Körpern der Fall ist.

BID = 123884

lobendank

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Mittlerweile würde ich jedoch die Spule nicht als Extrateil verwenden, sondern den Schaumkörper derart ausbilden, dass das untere Ende gleichzeitig der Spulenträger ist.
Soweit mein "Stand der Technik"

Übrigens: aufgrund dieser Veröffentlichung hier ist ein Patentanspruch bzw. eine Patentanmeldung nunmehr unmöglich!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: lobendank am  5 Nov 2004 16:14 ]

BID = 123921

DEAFinitive

Gerade angekommen


Beiträge: 1

aha!
here we are

in ein electronic forum

interesante - interesante

hello @ all

BID = 123933

Ltof

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@Lobendank

Die Patentanmeldung war auch vor der Veröffentlichung der Schrift unmöglich. Alleine die öffentliche Diskussion hier, bis in Details hinein, war für jedermann zugänglich.

Damit ist jeder Tüftler, der gleiches oder ähnliches in Vorbereitung zur Patentanmeldung hatte, gearscht!

Nun kann jeder, der es hinbekommt damit Geld machen. Und nur derjenige, der es bezahlbar hinbekommt, wird den Erfolg haben.

So, und nun zu GL und nicht-GL. Sicher wird es jedem Hörenden unmöglich sein, sich wirklich in die Lage eines GL zu versetzen. Sich vorrübergehend "wirklich blind" zu machen ist ganz einfach. Wirklich Gehörlos geht nicht wie Du ausführlich beschrieben hast.

Dennoch denke ich, dass es gewisse Überschneidungen in der Wahrnehmung von Musik gibt. Auch für einen Hörenden ist es ein Unterschied, ob man die Musik über den Kopfhörer oder in der Disko hört. Bei sonst identischer Lautstärke. Der Körperschall wirkt mit, was beim Kopfhörer ja nicht geht.

Und weil die Musik nun mal so ist wie sie ist, und ebenso über den Körperschall so wirkt wie sie wirkt, und weil die Klänge so sind wie sie sind, nämlich weil sie genau so und nicht anders gerne gehört und gespürt werden - deshalb denke ich, dass für den GL eine Änderung des Übertragenen zur besseren Wahrnehmung nicht mehr dasselbe ist, wie die laute Musik die er so mag. Ich kann mich irren - woher soll ich das auch wissen?!

Auch ich mag den Körperschall. In meinem Auto, ein Wohnmobil, steht eine fette Bassröhre. Soweit nix besonderes. Wenn ich das Bett baue, muss ich die Röhre hinlegen. Lege ich mich auf das Bett, unter dem die Bassröhre wummert, ist das etwas ganz anderes, als wenn ich die Musik "nur so" höre. Weil das immer so schön war, inzwischen ein neuer Verstärker eingebaut war, hatte ich es letzten Sommer nochmal und noch doller gemacht. Das war zuviel - mir ist davon schlecht geworden. Jetzt weiß ich auch wo die Grenze für den Körperschall ist.

Warum ich das erzähle? Weil ich glaube, dass es auch Dir Spass machen würde. Zwei kleine Lautsprecher für die höheren Töne ich die Hand gedrückt und die Tiefen von unten - so stellte ich mir das gerade vor.

Ja und ich glaube, dass Du mit Deinen bisherigen Versuchen nicht allzu weit von dem enfernt warst, was letztendlich das richtige Ergebnis bringt. Deine vielen Basteleien waren bestimmt nicht vergeblich oder in die falsche Richtung.

Von allen Themen, die hier bisher diskutiert wurden, ist dieses mit Abstand das interessanteste für mich. Vielleicht, weil es irgendwie auch ein Problem aus einer anderen Welt ist. Ich hoffe, ich übertreibe bzw. nerve damit nicht.

Gruß,
Ltof



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st0ne

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hi leute,

wollt ja fotos reinstellen von dem vibrationssubwoofer...
also hier die fotos

http://www.st0ne.net/pics/vibrator1.jpg
http://www.st0ne.net/pics/vibrator2.jpg
http://www.st0ne.net/pics/vibrator3.jpg

wenn man das zb. unters bett montiert, hört man zwar nicht viel vom bass, aber es vibriert schön, nachteil ist halt das man aufgrund der großen masse sehr viel leistung reinstecken muss...

ich weiß nicht ob mans auf den bildern gut erkennt, aber da ist der magnet in der mitte und die spule fix aussen im gehäuse, es wird sozusagen der magnet zum schwingen angeregt... der magnet wird nur durch zwei spindeln (oben und unten) festgehalten, und die sind einfach aus einem FR4 material

gruß st0ne

BID = 124072

lobendank

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itof: ja natürlich war es vorher schon unmöglich, ich wollte es nur nochmal klarstellen, falls ein mitleser auf solche Gedanken gekommen wäre..
wer das Rennen dabei macht, ist mir auch wurst, ich machs ja ned aus Profitgier, sondern um mir und anderen zu helfen.
Sollte also ein anderer dieses Ding verbessern und auf den Marlt werfen, können wir GL nur davon profitieren! Deshalb entschied ich mich auch gegen das Patent. Denn was hilfts mir wenn z.B. Sony mir das Patent abkauft und dann in der Schublade verschwinden lässt...
StOne: Edit: sorry vor lauter Euphorie überlesen...
Also doch ein umgekehrter Lautsprecher Das wär schon so das richtige!!Was stellst du dir denn vor?
Euromäßig? Du bist aus Salzburg?hmmm, ein Freund wohnt in Bad R'hall, also quasi um die Ecke..ich bin aus der Nürnberger Gegend, also ein Stück weit weg...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: lobendank am  5 Nov 2004 22:40 ]

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st0ne

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also da die dinger seit sicher 4 jahren bei mir im keller verstauben, und ich für beide teile damals beim conrad im restposten umgerechnet ca. 5 euro gezahlt hab... würd ichs dir so überlassen bad reichenhall ist eh nicht so weit weg...
morgen wär ich in münchen, falls dir das weiterhelfen würd...

gruß st0ne

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Moin Moin.

Dieser Thread ist wirklich erstaunlich! Mir kam grad noch ne Idee als ich mit nem Hubmagneten experimentierte. Das Ding ist in der LAge mit seinem Stössel ne ganze Menge Kraft zu übertragen und schwingt auch ganz gut mit der angelegten Musik mit. Ich hatte einfach mal ein Trinkglas als provisorischen Resonator genommen. Es hats leider nicht überlebt. Ist einfach vom Stössel zerkloppt worden. Nun müsste man die Kraft des Stössels auf grössere Fläche bringen und da dachte ich an eine Art breiten Armreif, der aus 2 Teilen besteht. Auf einer Seite mit nem Scharnier und auf der Anderen Seite der Hubmagnet, der den Durchmesser des Armbandes moduliert wenn Musik angelegt wird. ICh hoffe es kann Jemand meinen Gedanken folgen. Dadurch würde der Armreif die Vibrationen rund um den Arm abgeben und so auf eine grössere Sensorische Fläche wirken als ein aufgesetzter Lautsprecher. Grundgedanke war eine Blutdruckmanschette bei der man ganz gut schon recht kleine Druchveränderungen spüren kann. Man könnte mit einem Kompressor und einem MAgnetventil bestimmt so eine MAnschette modulieren. Da nun aber sowas eher wenig Dezent zu tragen wäre , kam ich auf das Armband. Vielleicht ist das ja ein neuer Ansatz. Die bisherigen Ansätze sind in meinen Augen zu sehr von der Sichtweise des Hörenden geprägt, was ja auch naheliegt. Deshalb hatte ich mit der Druckmanschette und dem Hubmagneten experimentiert um rein sensorische Ansätze zu finden. Bin gespannt was unsere Experten dazu meinen, hauptsächlich Lobendank.

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Also solche Vibrationsdinger, die st0ne hat, hatte ich gestern bei Conrad in der Hand. Die kosten das Stück 49,- €. Das Prinzip, die Schwingspule mit einer Art Leiterplatte als Ersatz für die Membrane zu zentrieren, macht einen vernünftigen Eindruck - obwohl die Teile insgesamt billig wirken. Irgendwann wird auch diese Produktion wieder für 5,- auf dem Grabbeltisch landen. Die Nachfrage ist sicherlich gering. Für den mobilen Einsatz am Körper sind die noch zu groß und zu schwer.

Bei allen Experimenten in allen Variationen ist zu berücksichtigen, dass die benötigte Leistung nicht zu groß wird, schließlich soll das Ergebnis noch transportabel sein.

Und nun noch ein paar Antworten auf Fragen von Lobendank:

Wieso haben Lautsprecher 4 oder 8 Ohm, Kopfhörer eine größere Impedanz?

Je kleiner der Lastwiderstand (der Lautsprecher) umso größer der Laststrom, d.h. umso größer die an die Lautsprecher abgegebene Leistung (bei gleicher Spannung). Das gilt für Gleich- wie Wechselspannung, also auch Musik. Aus mehreren Gründen macht man den Lastwiderstand der Lautsprecher nicht beliebig klein und damit den Strom beliebig groß. Man bräuchte immer dickere Lautsprecherkabel. Die Endstufe kann nicht beliebig große Ströme liefen. Sie hat einen Quellenwiderstand, der um einiges kleiner ist, als der der Lautsprecher, z.B. 0,05 Ohm. Man kann sich ausrechnen, dass, wenn der Lautsprecher z.B. nur noch ein Ohm hätte, in der Endstufe immer mehr Leistung "verbraten" wird. In den Kabeln übrigens auch, deren Widerstand zu dem Quellenwiderstand der Endstufe hinzuaddiert werden kann.

Ein Lautsprecher hat immer auch ein "Eigenleben", wie z.B. seine Neigung, bei bestimmten Frequenzen zu mechanischen Eigenschwingungen "auszubrechen". Das unterdrückt man mit mit einem möglichst niedrigen Innenwiderstand der Endstufe. Je großer das Verhältnis Lautsprecherimpedanz/Endstufenimpedanz ist, umso fester führt die Endstufe den Lautsprecher. Man nennt das auch Dämpfungsfaktor. Ein Lautsprecher mit 4 Ohm ergibt bei gleicher Spannung eine höhere Ausgangsleistung als ein Lautsprecher mit 8 Ohm. Dafür wird der Lautsprecher mit 8 Ohm den Hörer mit einer etwas besseren Wiedergabequalität beglücken - bei sonst identischen Voraussetzungen versteht sich.

Bei Kopfhörern braucht man nicht viel Leistung. Die Endstufen in kleinen Playern haben einen recht hohen Innenwiderstand und auch die Energiequellen (Batterien) können nicht beliebige Ströme liefern. Deshalb haben Kopfhörerkapseln höhere Impedanzen.

Und wieso können diese winzigen Ohrhörer so niedrige Frequenzen wiedergeben?

Das ist so: ein Lautsprecher, der einen Raum beschallen soll muss große Luftmassen in Schwingungen versetzen. De Luft lässt sich aber nicht gerne komprimieren sondern weicht lieber aus. Es gibt eine Luftbewegung, aber keine Kompression und damit keine Schwingung, wenn die Membrane zu klein ist.

Im Ohrhörer sind ganz anderer Verhältnisse. Er muss nur die Luft bewegen, die sich im Gehörgang befindet. Er muss die Luft nicht mal komprimieren. Bei niedrigen Frequenzen schiebt er die Luft vor sich her, die ja nicht ausweichen kann. Diese Bewegung wird direkt auf das Trommelfell übertragen. Wie eine Stange aus Luft, die die mechanischen Bewegungen der Membrane mit dem Trommelfell verbindet. Theoretisch kann der Ohrhörer bis 0Hz an das Trommelfell übertragen, sofern die Luft nirgens ausweichen kann. Also wenn alles richtig dicht ist. Zieht man den Ohrhörer nur ein winziges Stück aus dem Ohr, wird die Übertragungsfähigkeit der Bässe stark eingeschränkt. Die Luft hat dann mehr Fluchtwege.

Ich hoffe das war verständlich.

Gruß,
Ltof

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lobendank

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Stone: das find ich echt toll von dir, mir die Dinger so zu geben, herzlichen Dank, heute München ist leider zuuuuu knapp, bin am Wochenende als Pseudofotograph auf ber Vernisage.. (Gottseidank muss ich mir das das ganze Geblubber nicht anhören )
Ich würde vorschlagen, ich sag meinem Freund bescheid und der soll die Dinger in Salzburg abholen, der kommt dann eh nächste Woche mal zu Besuch.., wär das ok?

Voice: habe verstanden. Die Idee ist sicherlich eine gute, jetzt frage ich mich gerade, ob so ein Armband nicht zu schwer wäre und ob ich als GL das "Drücken" am Handgelenk als Musik interpretieren würde. Kann ich so nicht beantworten, aber ein anderer Ansatz wäre z.B. eine Art Stirnband, wobei der Druck bzw. Zug sich auf den Hinterkopf (ab den Ohren nach hinten) beschränkt, denn sonst gibts Kopfweh. Da wäre auch das Gewicht besser zu verkraften... Der Ansatz an sich ist aber schon klasse, vorrausgesetzt, das Arm/Kopfband kommt mit der Geschwindigkeit der Tonwechsel mit.

Aber mal anders gedacht:
wie Itof schreibt, liegt die Wirkung der Ohrhörer darin, dass sie in einem geschlossenen Raum arbeiten(Gehörgang)
Wenn ich nun eine Art blutdruckmanchette um Hals oder Oberarm, oder sonstwo hätte, also eine Räumlich begrenzte Luftmenge, und würde diese beschallen, ...wäre nicht laut, würde die Schwingungen verteilen, wäre mit einfachsten Mitteln zu bewerkstelligen, keine Eigenkonstr. da übliche Ohrhörer..??? Das erinnert mich an meine Wasserversuche, von denen ich ursprünglich sehr begeistert war. Ich hatte aber wasser genommen, weil nicht komprimierbar. Aber: Wasser ist schwer und kalt! Gel wohl zu träge? aber wenn das so mit luft oder anderem Gas(??) gehen würde, hey so simpel und funzt?? Kann das sein??

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st0ne

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hi,

ja ist kein problem, sagst einfach bescheid

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lobendank

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funzt ned
Versuchsaufbau: Kopfhörerlautsprecher an mit Luft gefüllten Condom gekoppelt, voll aufgedreht: Condom sagt nix. ..
aber dafür vibriert der Lautsprecher .
Fazit: wenn ich die Membran am Auschlag (Hub) hindere, vibriert der ganze Lautsprecher? vorrausgesetzt er ist nicht gedämpft aufgehängt sondern fest verbaut? Ich hab mal in einen Aktiv-Computerlautsprecher zwischen die Membran und das Schutzgitter nen Condi mit Wasser geklemmt:
Das gesamte Gehäuse hat vibriert, allerdings nur solange noch Platz dafür war. Je mehr Wasser ich einfüllte, desto weniger wurden die Vibrations, weil irgendwie Platz zum Vibrieren brauchts dann wohl doch noch.
Hmmm...hmmm.. wenn ich also ähnlich wie die Dinger von StOne,einfach kleine Lautsprecher nehmen würde, mit mögl. fester Membran, und die in Kunstoff (oder Metall, wegen bessere Schwingung?) verbaue, hätte ich doch ne Vibration, oder? Ich denke da so: Lautsprecher fest am hinteren Teil verkleben oder verschrauben, und das fordere Teil direkt auf die Membran,(oder besser direkt auf die Spule, ohne Membran!!) Vorder und Rückteil per Sicke oder Silikon elastisch verbinden. Was meint ihr? Wär dann wie ein Vib. Kissen.... Die Führung der Spule übernimmt dann quasi die äußere Sicke
Habs mal schnell skizziert:
Bild eingefügt

[ Diese Nachricht wurde geändert von: lobendank am  6 Nov 2004 11:10 ]

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Sowas Ähnliches hab ich schonmal gesehen. War allerdings ne Hupe in einem Kinder-Elektroauto. Konstruiert wie 2 kleine flache Dosen mit nem Schaumstoffring als Sicke. Die Anschlüsse waren mit den beiden Gehäusehälften verbunden und wenn der Anker an die andere Gehäusehälfte kam unterbrach er durch Kurzschluss den Stromfluss. Hatte einen eigenartigen Klang das Ding, deshalb hatte ich es neugierigerweis zerlegt.

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Ltof

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Sooooooo...

...da bin ich eben mal zum Baumarkt und habe den billigsten Fahraddynamo gekauft.

Ein Plastikplättchen mit zwei Bohrungen, einen Kabelbinder und einen Tropfen Heißkleber und fertig war der Kram.

Am Verstärker kam das Konstrukt mit ca. 1W aus um in deutliche Schwingungen zu geraten. Die Welle ist nicht fixiert. Der Heißkleber ist nur dazu da, dass das Plättchen nicht vom Reibrad rutscht. Hören tut man nix, nur wenn ich das Ding direkt an den Kopf halte. Warm ist es auch nicht geworden.

Bau das mal nach und sag, ob das so Deinen Vorstellungen entspricht.




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lobendank

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Itof: hab ich das richtig verstanden? das Rad muss ich drehen können? Erzeugt also durch die Drehung die Vibration?


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