Piezo-Erschütterungssensor:
Im Unterforum Alle anderen elektronischen Probleme - Beschreibung: Was sonst nirgendwo hinpasst
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Piezo-Erschütterungssensor:
Suche nach: piezo (480) |
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BID = 385705
Steppenwolf
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Hallo zusammen,
ich hab heute einen kleinen Erschütterungssensor gebaut.
Der Sensor ist ein Piezo-Lautsprecher, an den ich einen Sockel und eine kleine Masse drangeklebt habe.
Seine Spannungen werden von einem OPV verstärkt.
Meine Schaltung ist wie diese aufgebaut:
http://mitglied.lycos.de/bk4/piezo.htm
Im Anhang gibts noch ein Foto des Schaltplanes, ich habs nämlich ein wenig geändert. (Widerstandswerte)
Als OpAmp hab ich einen LM324 verwendet.
Die Schaltung erzeugt eine symmetrische Spannung für den LM, sonst läuft er nicht.
Mit dem Jumper kann ich die Sensibilität / Verstärkung ein bisschen einstellen, je nach Anwendung.
Mit der grössten Verstärkung kann ich ne Schraube, die in 15m Entfernung zu Boden fällt, noch registrieren.
Das Phänomen sind die negativen Spannungen.
Zuerst hatte ich den Schaltplan im Link gebaut.
Als ich da den Sensor erschütterte, hab ich negative (!) Spannugen am Oszi gemessen. Die eine Osziklemme war an GND, die andere am Ausgang der Schaltung (am 100nF). Auch wenn ich pfiff, dann konnte ich das Oszi zum triggern bewegen, und ich sah fast einen Sinus auf dem Schirm, der voll ins negative (gegen das echte GND) ging...
Der Eingang des Oszis war DC gekoppelt, also nicht AC!
Wieso ist das so?
Vermutungen:
Der Piezo hat was damit zu tun (hebt/senkt das echte GND)
Ein Kondensator mischt irgendwo mit.
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.
.
?
Meine jetztige Schaltung ist leicht abgeändert. Ich hab die virtuelle Masse etwas nach unten, gegen das echte GND verschoben, sodass ich nach oben hin mehr Ausschlag kriege. Die Signaldiode am Schluss schneidet dann noch die negativen Spannungen ab, die hat der AVR ja net so gerne.
Über den Spannungsteiler wird noch eine Referenzspannung für den ADC des AVR erzeugt (3.5V), so kann ich den Messbereich etwas besser auflösen.
Betrieben wird mit 5V.
Man müsste einen OPV mit Rail-to-Rail Eingängen nehmen, dann könnte man ihn mit nur einer Spannung betreiben und hätte mehr Ausschlag, aber das macht ja nicht viel.
Also gibt es zwei Fragen:
Wieso kann der LM negative Spannungen gegen das echte GND erzeugen?
und:
Wofür ist der 69k Widerstand in der Schaltung vom Link?
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Steppenwolf am 14 Nov 2006 18:33 ] |
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BID = 385708
perl
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Zitat :
| | Wieso kann der LM negative Spannungen gegen das echte GND erzeugen? |
Das tut er nicht.
Der von dir beobachtete Effekt ist ganz normal und enspricht völlig dem, der eintritt wenn du deinen Scopeeingang auf AC-Kopplung stellst:
Der Mittelwert der Spannung hinter dem Kondensator beträgt 0 und wenn sich die Spannung vor dem Kondensator ändert, wird die Ausgangsspannung einen Moment lang entweder positiv oder negativ, bis sie durch den Lastwiderstand wieder auf 0 abgesunken ist. Der Kondensator ist dann auf die neue Eingangsspannung aufgeladen.
Der Widerstand stellt einen Gleichstrompfad für den Eingangsstrom des Verstärkers dar, denn der Piezo verhält sich ähnlich wie eine RC-Reihenschaltung, isoliert also.
Der Wert ist unkritisch, allerdings beinflusst er die untere Grenzfrequenz der Schaltung.
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 14 Nov 2006 18:43 ] |
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BID = 385709
Steppenwolf
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Hier noch ein Schirmbild.
Ich hab das Signal vor der Diode abgegriffen, es entstammt der Schaltung von meinem Layout
Daten:
Kopplung: DC
0.1V / Div
0.2mS / Div
Ein normaler Lippenpfiff.
Gemessen:
Klemme an GND des Netzteils = GND der Schaltung
Tastkopf vor der Diode = am 100nF Kondensator.
Es ist nicht ganz symmetrisch, da ich das virtuelle GND etwas verschoben habe.
Hochgeladene Datei ist grösser als 300 KB . Deswegen nicht hochgeladen
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BID = 385710
Steppenwolf
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BID = 385714
perl
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Passt schon.
Der Verstärkerausgang liegt nicht in der Mitte des Aussteuerungsbereichs und deshalb tritt nur nach unten hin Begrenzung bei GND ein.
Da der Mittelwert nacgh dem Kondensator 0 ist, geht die Spannung lange ins schwach negative und kurz ins stark positive.
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BID = 385719
Steppenwolf
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öööhm, das Oszi steht auf DC-Kopplung 
Also ist der 100nF-Kondi für dieses Verhalten schuld... interessant
Danke für den Hinweis.
Noch ne allgemeine Frage:
Wenn ich das virtuelle GND durch Änderung der Widerstände gegen das echte GND schiebe, wird der Ausschlag ins negative ja begrenzt (netagiv gegenüber dem virtuellen GND). Dann hab ich schon mehr Ausschlagmöglichkeit ins positive, oder? Oder begrenze ich nur den Ausschlag nach unten hin?
Und wofür ist der 69k Widerstand in der Schaltung?
Herzlichen Gruss
Mario
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BID = 385736
perl
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Zitat :
| | Und wofür ist der 69k Widerstand in der Schaltung? |
s.o.
Zitat :
| | öööhm, das Oszi steht auf DC-Kopplung |
Dann schliess ihn mal vor dem Kondensator an und schalte ihn auf AC. Das sollte dann genau das gleiche Schirmbild ergeben, wie die es jetzt hast.
Zitat :
| | Dann hab ich schon mehr Ausschlagmöglichkeit ins positive, oder? |
Idealerweise solltest du die Vorspannung so einstellen, daß positive und negative Begrenzung gleichzeitig einsetzen.
Das wird bei einem Gleichspannungspegel am Ausgang von etwa U/2-1 V der Fall sein.
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BID = 385742
Steppenwolf
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Oh, da stands ja mit dem Widerstand... Sorry
Das mit der Begrenzung nach unten hab ich versucht, um am Ausgang nix negatives zu haben, ich dachte, der LM sei schuld... Fand dann bald mal raus, dass er keine RailtoRail Eingänge hat Ausserdem war sowieso der 100nF schuld 
Das mit der AC Kopplung und dem hintendrananschliessen hab ich probiert, geht tadellos...
Hab vorhin probiert, das Ganze an der Stereoanlage anzuschliessen (durch Wände hören), doch es ist zu schwach, man hört nur ein Knacken im Speaker, wenn man auf den Sensor klopft...
PS: Im Link in meiner Signatur hats Bilder von der Sache.
Edit:
Hat jemand eine Idee, wie ich Bytes, die in der seriellen Schnittstelle landen, direkt graphisch auf dem PC darstellen lassen kann? Kann das irgend ne Software?
Dann könnte ich ein ein "DSO" mit dem Erschütterungssensor und einem Mega8, der die Werte "live" an den Pc schickt, bauen In VisualBasic klemmts noch mit der seriellen.. Gibts da was?
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Steppenwolf am 14 Nov 2006 20:01 ]
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Steppenwolf am 14 Nov 2006 20:09 ]
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BID = 385744
perl
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Zitat :
| | (durch Wände hören) |
Das sollst du ja auch nicht tun. 
Außerdem bekommst du schnell eine akustische Rückkopplung, wenn ein Lautsprecher im Spiel ist.
Vielleicht kannst du das aber noch, ohne die seismische Masse, als Gitarrentonabnehmer verwenden.
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BID = 385751
Steppenwolf
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Wollte ja nur mal ausprobieren, obs auch geht, bei uns im Haus gibts ja eh nur uns.. Und die Befestigung des Sensors an der Wand bereitete der Mutter keine Freude (Panzertape)
Spiele keine Instrumente, also wirds beim Seismometer bleiben
Herzlichen Gruss
Mario
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BID = 385971
Steppenwolf
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Uiii, noch ne Erkenntnis...
Man kann die Resonanzfrequenz des Sensors erpfeifen..
Mit diesem Terminal: http://bray.velenje.cx/avr/terminal/
Kann man einen "fliesssenden" Graphen anzeigen lassen, leider ist er nicht bearbeit- oder speicherbar, er fliesst einfach über den Schirm, anzeigend, was grad reinrauscht.
Wenn ich pfeiffe, krieg ich nur an einem bestimmten Punkt merklich Ausschlag, den ich dann auch hoch halten kann. Erhöhe ich den gepfiffenen Ton, dann krieg ich kaum noch Aussschlag
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BID = 386110
perl
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Zitat :
| | Wenn ich pfeiffe, krieg ich nur an einem bestimmten Punkt merklich Ausschlag, |
Dann hör das Pfeifen auf, vermeide diesen Punkt oder verwende eine Anti-Akne-Creme.
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