Akustische Reaktivstation - Gedankenaustausch

[torama]

Ich hab bei einem Cache ein Reaktivlicht mit akustischer Ausgabe in ein Rohr platziert. Das haut gut hin. Nun ist mir die Idee gekommen den Minilautsprecher (z.B. oller alter mp3-Ohrhörer) einfach als Sensor zu nutzen.

Meinetwegen "Hallo" ins Rohr rufen oder pfeifen oder auch nen Ton vom Handy abspielen (quasi frequenzselektiv!). Der µC müsste dann den OPV alle paar ms scharf schalten horchen und wenn einer ruft die Sequenz abspielen oder meinetwegen ein Sprachmodul (3Euro) anknippsen.

Gibts da schon Ideen, Schaltungen etc.pp.?

73

 

[scc]

Hi.
Wie wärs mit einem Schlüsselpiepser. Einfach pfeiffen ......

 

[Windi]

Ich habe mit Schlüsselpiepsern die Erfahrung gemacht dass sie im Freien nicht temperatur- bzw. langzeitstabil sind.
Im laufe der Monate haben die Teile (trotz frischer Batterien) immer schlechter reagiert. Und je kälter es war umso mehr hat die Empfindlichkeit abgenommen.

 

[scc]

hallo
Vieleicht sowas wie ein Klatschschalter diskret oder mit Controller.
SCC

 

[torama]

Hi.
Wie wärs mit einem Schlüsselpiepser. Einfach pfeiffen ......

Wie meinst du das?
Ich meine die Reaktivstation gibt bei akustischer Aktivierung nen Morsecode oder eben Piepszeichen aus. Das soll die Bestimmung sein. Ich dachte jemand hat Ideen, den Minilautsprecher als Micro(+OPV) zu benutzen. Ich dachte da an Schaltpläne. Diese sollten natürlich kaum Strom ziehen und nur wenn der µC dies befiehlt.

Wie son Reaktivlich nur eben akustisch, hmm!?

Gibts da schon siedendes Gehirnschmalz?

 

[º]

Ich habe mit Schlüsselpiepsern die Erfahrung gemacht ....

erinnert mich gerade an Deine erste Erfahrung beim Geocachen mit Schlüsselpiepsern

 

[torama]

Hier mal eine Idee was haltet ihr davon? Es reicht der ATtiny13 als bewährter
Reaktiv µC.
- PB.0 tastet den Transistor alle 1s für 5ms (?) mal schauen wie dier PB.4 das verkraftet auf PULLUP
- Basisschaltung (wg. niedrigen Widerstand) verstärkt und lädt den Kondensator für PB.4 auf
- PB.4 glotzt immer wie hoch die Spannung am Kondensator ist.

z.B. 3x "Hallo" rufen in 1s Abstand lädt soweit auf, das dann PB.0 auf Masse zieht
und der Minilautsprecher wird von PB.3 mit Piepstönen versorgt

machbar? Probleme?

 

[scc]

". Diese sollten natürlich "kaum Strom ziehen" und nur wenn der µC dies befiehlt.

Hallo torama

Problem bei lsp als Micro ;Wennn der Minilsp dynamisch ist,ist er meist auch niederohmig.Ist er ein
Piezo ist er zwar hochohmohig (geringer Strom) aber ws. nicht so laut.Eine kleine Elektetkapsel wäre da überlegenswert. ->Schüsselpiser reagiert auf rel.höere tone und gibt ein Soundsignal ab ;ist aber nicht sehr outdoortauglich wäre aber schon komplett ,man muss weniger bauen.

 

[torama]

". ...Wennn der Minilsp dynamisch ist,ist er meist auch niederohmig.Ist er ein
Piezo ist er zwar hochohmohig (geringer Strom) aber ws. nicht so laut.....

hi scc, also die Lautstärke ist schon ok, das hab ich schon probiert (Das erledigt der µC), nur als Akustischer Sensor (in Basisschaltung) muß genug Spannung am Kondensator beim Rufen entstehen. Leider ist mein Meßgerät nicht mehr verfügbar. Die Spannung muß ich jetzt in einem Proggi mal über den AD-Wandler rausbekommen, nur das ist momentan "try and error"(mit ATTiny13), der richtige Kniff fehlt noch.

Na ich friemel mal weiter, ist ja noch Winter.

 

[torama]

Kann ich meine Threads gar nicht ändern? Na egal kurze Info:

1. Schaltung bei gut eingestelltem Arbeitpunkt liefern einen Spannungsanstieg um 10-20mV der sich mit ADC gut detektieren läßt.
2. Wermutstropfen: Das von mir angedachte Tasten des Transistors pusht den Kondensator dermaßen hoch...Das taugt dann nicht mehr zum Auswerten.
3. Die InEar-Teile sind zu unemfindlich auf 3-5m Entfernung

na es ist Winter und ich friemel mal weiter...

 

[Lion251]

Ich würde den Lautsprecher nicht direkt mit dem Emitter verbinden.
Stattdessen hochohmige Emitter- und Kollektorwiderstände (100 kOhm oder so etwas).
Der Lautsprecher, in Reihe mit einem Kondensator (1 uF), parallel an dem Emitterwiderstand.
Die Basiswiderstände sollten dann 220k nach Masse / 470k nach Vcc sein können.
Basis mit mindestens 1 uF nach Masse entkoppeln, für höhere Verstärkung.
So hat der niedrige Widerstand des Lautsprechers keinen Einfluss auf dem Arbeitspunkt des Transistors, und sollte man eine wesentlich höhere Verstärkung realisieren können.
Totaler Stromverbrauch bei 3V: 10-20 uA.
Leider nicht selber getestet, aber ich vermute, dass das gehen sollte.

 

[thomas_st]

Mal vorne weg: könnte mir jemand die Funktionsweise der Basisschaltung erläutern - die ist mir irgendwie noch ein Buch mit sieben Siegeln; Emitter- oder Kollektroschaltung ok, aber Basisschaltung ... *brrr*

Ich würde den Lautsprecher nicht direkt mit dem Emitter verbinden.
Stattdessen hochohmige Emitter- und Kollektorwiderstände (100 kOhm oder so etwas).
Der Lautsprecher, in Reihe mit einem Kondensator (1 uF), parallel an dem Emitterwiderstand.
Die Basiswiderstände sollten dann 220k nach Masse / 470k nach Vcc sein können.
Basis mit mindestens 1 uF nach Masse entkoppeln, für höhere Verstärkung.
So hat der niedrige Widerstand des Lautsprechers keinen Einfluss auf dem Arbeitspunkt des Transistors, und sollte man eine wesentlich höhere Verstärkung realisieren können.

Ist das ungefähr wie folgt gemeint? Ich habe es mal mit LTSpice simuliert.(die Spannungsquelle V1 symbolisiert den Lautsprecher, der aufgrund der Anregung eine Ausgangsspannung von 1mV erzeugen sollte (Annahme) und einen Serienwiderstand von 8Ohm aufweist / der Widerstand R5 stellt den Eingangspin des Tinys dar - 5M ergeben sich aus einem Leckstrom von 1µA bei 5V Betriebsspannung)

Diese Schaltung erzeugt ein Ausgangssignal von ca. 65mV (bei 5V / bei 3,3V: 40mV) ab ungefähr 300Hz (über R5 bestimmt):(durchgezogene Linie: Spannungsverlauf / gestrichelte Linie: Phasengang)

Totaler Stromverbrauch bei 3V: 10-20 uA.

Die für 5V simulierte Stromaufnahme dieser Schaltung liegt auch im sehr verträglichen Bereich von knapp 150nA (Stromfluss aus V2):
HTH,
Thomas(_st)

 

[radioscout]

Warum Basisschaltung? Die ist AFAIK bei Mikrofonverstärkern unüblich.

 

[thomas_st]

Warum Basisschaltung? Die ist AFAIK bei Mikrofonverstärkern unüblich.

Das muss torama beantworten - die Basisschaltung stammt von ihm.

Allerdings grübele ich gerade über die simulierten 150nA nach - die passen irgendwie nicht zu dem Spannungsteiler aus R3 und R4. Über die beiden müssten eigentlich bei 5V schonmal 2,5µA fließen

Viele Grüße,
Thomas(_st)

 

[radioscout]

- Basisschaltung (wg. niedrigen Widerstand) verstärkt und lädt den Kondensator für PB.4 auf

Mikrofone werden mit Spannungsanpassung (hochohmiger Verstärkereingang am niederohmigen Mikrofon, typische Werte 35-50 Ohm an 2400 Ohm) und nicht mit Leistungsanpassung an niederohmigen Eingängen betrieben.

 

[Lion251]

Mal vorne weg: könnte mir jemand die Funktionsweise der Basisschaltung erläutern - die ist mir irgendwie noch ein Buch mit sieben Siegeln; Emitter- oder Kollektroschaltung ok, aber Basisschaltung ... *brrr*

(etwas zu) Kurz gesagt: man schickt einen Strom im Emitter hinein.
Dieser kommt genau so wieder aus den Kollektor, und erzeugt über den Kollektorwiderstand eine Spannung. (V=I*R). Eingangsimpedanz ist sehr niedrig, Ausgangsimpedanz sehr hoch.
Also gut passend für diese Anwendung.

Ist das ungefähr wie folgt gemeint? Ich habe es mal mit LTSpice simuliert. (die Spannungsquelle V1 symbolisiert den Lautsprecher, der aufgrund der Anregung eine Ausgangsspannung von 1mV erzeugen sollte (Annahme) und einen Serienwiderstand von 8Ohm aufweist / der Widerstand R5 stellt den Eingangspin des Tinys dar - 5M ergeben sich aus einem Leckstrom von 1µA bei 5V Betriebsspannung)

Ungefähr, aber nicht ganz.
Der Einganswiderstand eines Tinys selber ist sehr viel höher als aus dem Datenblatt scheint.
Bei Reaktivlichter werden von der LED Ströme von pA bis nA erzeugt, die korrekt vermessen werden.
Nach meiner Erfahrung sind die Leckströme bei PIC-Controller maximal einige 100 pA.
Ich denke, das wird bei Tinies nicht viel anders sein.
Aber die Kondensatoren des Spannungsverdopplers müssen auch noch aufgeladen werden.
Das braucht auch noch ein bisschen Strom. Ich würde also R1 und R2 nicht größer machen als 100 kOhm.
Weiterhin würde ich R3 ungefähr die Hälfte machen von R4, damit über Q1 noch etwas Spannung übrig bleibt. Also R3=470 kOhm. Mit R3=R4 wird der Transistor ungefähr in die Sättigung getrieben. Dann ist die Verstärkung niedriger als erreichbar.

Diese Schaltung erzeugt ein Ausgangssignal von ca. 65mV (bei 5V / bei 3,3V: 40mV) ab ungefähr 300Hz (über R5 bestimmt):

Etwas mehr als 65x Verstärkung sollte doch erreichbar sein...

Totaler Stromverbrauch bei 3V: 10-20 uA.

Die für 5V simulierte Stromaufnahme dieser Schaltung liegt auch im sehr verträglichen Bereich von knapp 150nA (Stromfluss aus V2)

Da spinnt der Simulator.
Durch R3/R4 fließen schon mehrere uA bei 5V, durch den Transistor und R1/R2 noch einiges mehr.

Ich bin sehr gespannt was diese Schaltung in der Praxis bringen wird...

Nachtrag: ich habe die Schaltung jetzt auch simuliert, und die Verstärkung ist bei mir auch nicht so hoch.
Mal sehen, ob ich noch etwas verbessern kann...

 

[thomas_st]

Mal vorne weg: könnte mir jemand die Funktionsweise der Basisschaltung erläutern - die ist mir irgendwie noch ein Buch mit sieben Siegeln; Emitter- oder Kollektroschaltung ok, aber Basisschaltung ... *brrr*

(etwas zu) Kurz gesagt: man schickt einen Strom im Emitter hinein.
Dieser kommt genau so wieder aus den Kollektor, und erzeugt über den Kollektorwiderstand eine Spannung. (V=I*R).

So ganz verstanden habe ich es noch nicht - z.B. Warum "kommt der Strom so wieder heraus"? Wo ist die Verstärkung? Meine Vermutung geht ja in die Richtung, dass das Verschieben des Emitterpotentials zusammen mit dem über den Spannungsteiler konstant gehaltenen Basispotential den Arbeitspunkt des Transistors verschiebt, der der Kollektor dann folgt. Aber wie gesagt: so ganz habe ich es nicht verstanden.

Der Einganswiderstand eines Tinys selber ist sehr viel höher als aus dem Datenblatt scheint.

Ich bin jetzt von der Worst Case Angabe im Datenblatt ausgegangen. Kleine Leckströme würden dann halt mehr Verstärkung bringen - im Extremfall würde es halt nicht mehr als diese 65 werden.

Bei Reaktivlichter werden von der LED Ströme von pA bis nA erzeugt, die korrekt vermessen werden.

Na ja, auf die Schnelle habe ich mit einer roten gerade 600nA - also 0,6µA gemessen - da sind wir schon relativ nahe am Leckstrom (war aber auch unter der Lampe und nicht draußen im Feld x hundert Meter von der Lampe entfernt.

Das braucht auch noch ein bisschen Strom. Ich würde also R1 und R2 nicht größer machen als 100 kOhm.
Weiterhin würde ich R3 ungefähr die Hälfte machen von R4, damit über Q1 noch etwas Spannung übrig bleibt. Also R3=470 kOhm. Mit R3=R4 wird der Transistor ungefähr in die Sättigung getrieben. Dann ist die Verstärkung niedriger als erreichbar.

Ich hatte die Widerstände eigentlich auf maximale Verstärkung hin optimiert. Für Deine Werte habe ich auch mal gerechnet:komme dabei aber nur auf 40mV Ausgangssignal:

Totaler Stromverbrauch bei 3V: 10-20 uA.

Die für 5V simulierte Stromaufnahme dieser Schaltung liegt auch im sehr verträglichen Bereich von knapp 150nA (Stromfluss aus V2)

Da spinnt der Simulator.

Dass da irgendwas nicht passt, war mir ja auch schon aufgefallen. Allerdings spinnt der Simulator nicht - Thomas hat das Ergebnis nur falsch interpretiert. Das Ganze war ja eine Frequenzganganalyse - und der Amplitudengang gibt halt nur die Amplitude wieder und nicht den absoluten Wert. Es fließen halt Ströme zwischen 7,19µA und 7,48µA: - was dann die ca. 150nA !!Amplitude!! erklären.

Viele Grüße,
Thomas(_st)

 

[radioscout]

Meine Vermutung geht ja in die Richtung, dass das Verschieben des Emitterpotentials zusammen mit dem über den Spannungsteiler konstant gehaltenen Basispotential den Arbeitspunkt des Transistors verschiebt, der der Kollektor dann folgt. Aber wie gesagt: so ganz habe ich es nicht verstanden.

Stark vereinfacht:
Der Transistor verstärkt den Strom, der von der Basis zum Emitter fließt.
Dieser Strom wird durch eine Spannung zwischen B und E hervorgerufen.
Es ist im Prinzip egal, ob man die Spannung an B gegenüber E oder an E gegenüber B verändert.

 

[thomas_st]

[Basisschaltung]
Der Transistor verstärkt den Strom, der von der Basis zum Emitter fließt.
Dieser Strom wird durch eine Spannung zwischen B und E hervorgerufen.
Es ist im Prinzip egal, ob man die Spannung an B gegenüber E oder an E gegenüber B verändert.

Danke. So langsam beginne ich zu verstehen; so komplett - mit "Gefühl" für die Schaltung - zwar noch nicht, aber dass passt hier nicht her. Ich werde wohl mal ein wenig experimentieren - dann kommt hoffentlich das Gefühl dafür ...

Vielen Dank,
Thomas(_st)

 

[torama]

Hallo Leute, danke für eure Mühe. Erst mal die Fragen zur Basisschaltung beantwortet:
1. hohe Spannungsverstärkung und kleinen Eingangswiderstand, deswegen
2. auf Grund der getasteten Betriebsspannung, wollte ich möglichst wenig Kondensatoren verwenden.
(Einschwingeffekte usw.)

So nun wieder mal neuer Ansatz. Habe einen ollen OPV aus dem Conrad-Weihnachtskalender genutzt. die Versuche sind schon mal besser ich kann sogar eine LED ansteuern beim Klatschen. Mit dem Tiny werde ich mal mit nen Interrupt auf einer steigenden/fallenden Flanke experimentieren.
A: Tiny-Output für Beep-Ton (evtl. kann der Kondensator auch noch weg?!)
B: OPV-Ein/Aus
C: NF-Spannung an den Flanken-Interrupt beim Tiny (mal sehen, ob der Widerstand noch wegfliegen kann)
Das wären dann 2 mal 8-PIN-ICs für eine akustische Reaktivstation plus Mini-Lautsprecher.
Hier die Schaltung, die haut ganz gut hin, sogar bei 6Volt: