Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Piezo stört Versorgungsspannung


von Sebastian (Gast)


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Hallo,

ich habe einen Piezo über einen NPN an einem Atmel-Mikrocontroller-Pin 
angeschlossen (Piezo/+ an VCC Piezo/- an Emitter). Der Piezo zieht etwa 
80mA.

Das Problem: Die Versorgungsspannung von 3V wird massiv gestört, sobald 
der Piezo arbeitet. Angehängt habe ich ein Beispiel bei 2731Hz, der 
Resonanzfrequenz des Piezo. Gelb ist die Versorgungsspannung, blau der 
Mikrocontroller-Ausgang, der via 100-Ohm-Widerstand an die Basis des NPN 
geht.

Einigermaßen geglättet wird das Ganze erst mit einem 100uF-Kondensator. 
Gibt es einen besseren Weg? Hilft eine Zener-Diode weiter, die alles 
über 3V abschneidet?

Vielen Dank für Tips!

Sebastian

von Alexander S. (agentbsik)


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Piezo/- an Emitter

Meintest du eventuell Piezo/- an Collector? Sonst kommt mir das etwas 
komisch vor mit der Ansteuerung von deinem Piezo. Zeig mal einen 
Schaltplan

von Sebastian (Gast)


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Ich bitte um Entschuldigung, der Emitter ist an GND angeschlossen, 
Piezo/- hängt am Collector.

Entscheidender Teil des Schaltplans hängt an. Die Diode bitte wegdenken.

Vielen Dank für Tips im Voraus!

von Jobst M. (jobstens-de)


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Was passiert, wenn Du den Piezo durch einen 33Ω Widerstand ersetzt?


Gruß

Jobst

von GerHART (Gast)


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Sebastian schrieb:
> ich habe einen Piezo über einen NPN an einem Atmel-Mikrocontroller-Pin
> angeschlossen (Piezo/+ an VCC Piezo/- an Emitter). Der Piezo zieht etwa
> 80mA.

Also ein  Piezo-Lautsprecher, nehme ich an. Bei nur 'Piezo' denke ich 
immer an diese Feuerzeug-Kristalle!
Die Zeit um dies zu konkretisieren sollte man sich schon nehmen.
Immerhin hast Du ein digitales Tek, davon kann hier manchereins nur 
träumen!

> Das Problem: Die Versorgungsspannung von 3V wird massiv gestört, sobald
> der Piezo arbeitet.

Kein Wunder, der Lautsprecher ist ja auch einerseits (relativ) hochohmig 
und andererseits hat er eine (relativ) kleine Kapazität.

> Angehängt habe ich ein Beispiel bei 2731Hz, der Resonanzfrequenz des
> Piezo. Gelb ist die Versorgungsspannung, blau der [uc-Ausgang] ...

Resonanz ist sowiso 'n Spezialfall, aber bitte...

> Einigermaßen geglättet wird das Ganze erst mit einem 100uF-Kondensator.

Die 100u sind viel zu langsam! Das ist wahrscheinlich Dein Ausgangs-C am 
Spannungsregler. Der ist aber für solche Fälle gar nicht zuständig 
sondern dient nur als Energiespeicher. Wahrscheinlich ists dazu auch 
noch 'n Elko (egal ob Al oder Ta), im Endeffekt also was ga(aa)nz 
la(aa)ngsa(aaaa)mes.

'Ne Faustregel, wenn man irgendwas entkoppeln will sind 22 bis 220 
NANO-Farad!

> Gibt es einen besseren Weg?

Da gibts mehrere Ansatzpunkte. Am teuersten kann man das Problem 
systemisch bekämpfen, sprich: 'Nen schnelleren Ausgangskondensator (also 
'nen Filmkondensator) an die Spannungsversorgung anflanschen.

Besser UND billiger wirds, wenn wenn du die Versorgungsspannung oder den 
Ausgang vom uC bedienst, also 22n am Eingang vom Contoller.

Richtig sauber wird's, wenn man beides kombiniert: 2n2 oder 22n an der 
Controller-Versorgung, zusätzlich 47p "von der Highside" am Lautsprecher 
nach Masse.

> Hilft eine Zener-Diode weiter, die alles über 3V abschneidet?

Gut, daß Du das noch ansprichst, die Z-Diode war mir nämlich von Anfang 
an suspekt! Ne halbwegs brauchbare Z-Diode hat ne Kapazität im 
3-stelligen pF-Bereich, falls Du da irgendeinen bedrahteten Standardtyp 
reingestzt hast kommt man flugs in den nF-Vereich! Ne Diode ist dort 
viel zu träge. Klar, Du koenntest sicher 'ne ultraschnelle Z-Diode mit 
'ner minimalen Kapazität einbauen, aber ich seh' generell den Sinn 
dahinter nicht, da die Diode dann zwar 'oben' schneller reagieren 
würden, aber das Grundproblem bleibt dennoch ungelöst. Wenn Du das also 
wirklich mit der 'Diodenmethode' würdest realisieren wollen, dann 
bräuchtest Du eine schnelle, kleine und vorallem scharf ansprechende 
Diode. Das wäre totaler Overkill, da könntest Du wahrscheinlich billiger 
'ne Kompensationsschaltung mittels OpAmp hineinpflanzen. Mach lieber die 
Entkopplungssache, die ist billiger UND wirkungsvoller.

> Vielen Dank für Tips!

hth. Viel Erfolg wuenscht GerHART

PS: Alle Wete sind Richtgrössen, da man die konkrete Schaltung nicht 
nicht. Insbesondere kann bzw. soll der Kondensator zum Abblocken der 
Versorgungsspannung am Controller je nach angeschlossenen Lasten größer 
oder kleiner dimensioniert werden.

von fragr (Gast)


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Interessensfrage:

Was macht die Schaltung?
Also der T fungiert da doch nur als Schalter, oder?
Die Zener ist dafür da, um alles über x volt abzufangen?
Was für ein Sinn hat der Kondensator da?

von GerHART (Gast)


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fragr schrieb:
> Was für ein Sinn hat der Kondensator da?

Gar keinen, das ist vermutlicherweise 'nur' sein Ausgangs-Elko am 
Spannungsregler, deshalb die Beschriftung C_LDO. Die genaue Schaltung 
kennt man(n) wie ueblich nicht :-(

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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GerHART schrieb:
> Immerhin hast Du ein digitales Tek, davon kann hier manchereins nur
> träumen!

Das sieht mir nach dem PeakTech aus - ein schönes und nicht zu teures 
D-Oszi. Haben wir jetzt auch in der Firma und ich kanns nur empfehlen - 
ohne allzuviel Werbung zu machen. Aber als alter Analog Oszi Besitzer 
(HM203-6) war ich angenehm überrascht.

von Sebastian (Gast)


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Guten Morgen!

Danke für alle Hinweise!


@Jobst:

> Was passiert, wenn Du den Piezo durch einen 33Ω Widerstand ersetzt?

Werde ich ausprobieren und mich nochmals melden.


@GerHART:

> Also ein  Piezo-Lautsprecher, nehme ich an. Bei nur 'Piezo' denke ich
> immer an diese Feuerzeug-Kristalle!

Hier ist das Datenblatt :-)

http://de.mouser.com/ProductDetail/Kobitone/254-EMB93-RO/?qs=atoztE%2fFlD48j5nXJmWNBA%3d%3d

> Resonanz ist sowiso 'n Spezialfall, aber bitte...

Ich brauche ein möglichst lautes Geräusch, daher die Resonanz.

> Besser UND billiger wirds, wenn wenn du die Versorgungsspannung oder den
> Ausgang vom uC bedienst, also 22n am Eingang vom Contoller. Richtig
> sauber wird's, wenn man beides kombiniert: 2n2 oder 22n an der
> Vontroller-Versorgung, zusätzlich 47p "von der Highside" am Lautsprecher
> nach Masse.

Besser UND billig klingt gut. :-) Entspricht der angehängte Schaltplan 
Deiner Beschreibung?


@fragr:

> Also der T fungiert da doch nur als Schalter, oder?

Ja, ich lege eine Rechteckspannung vom uC aus an.

> Die Zener ist dafür da, um alles über x volt abzufangen?

War nur eine Idee, konnte ich noch nicht testen, aber ja.

> Was für ein Sinn hat der Kondensator da?

Versorgunsspannung glätten... (unschöne Lösung, wie GerHART meinte)


@GerHART

> Gar keinen, das ist vermutlicherweise 'nur' sein Ausgangs-Elko am
> Spannungsregler, deshalb die Beschriftung C_LDO. Die genaue Schaltung
> kennt man(n) wie ueblich nicht :-(

Die Bauteilbeschriftung war falsch, sorry. Sollte "C_LOUDPSEAKER" 
heißen.

Ich freue mich, wenn Du nochmals kurz auf den Schaltplan schauen kannst, 
GerHART! :-)

Viele Grüße,

   Sebastian

von Programmer (Gast)


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Im Datenblatt ist nichts von Piezo zu lesen, aber ganz gross "magnetic 
speaker" ?!

von Hauke R. (lafkaschar) Benutzerseite


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Und so einen mit Gleichspannungsoffset zu betreiben ist auch nicht 
sinnvoll!! Also, am besten mit zwei Ports eine mini H-Brücke basteln 
(immer entgegengesetzt ansteuertn) und gut ist.

Durch die schwingende Membran induzierst du dir halt spannungen, die, 
wenn deine Schaltung zu wenig strom verbraucht, eben auch deine 
Versorgungsspannung stark beeinflusst.

von Sebastian (Gast)


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Hallo Gast und lafkaschar,

eine H-Brücke bestehend aus vier Pins (je zwei parallel geschaltet) 
funktioniert nun einwandfrei. Sicher nicht die schönste Lösung, aber 
unter den gegebenen Bedingungen die Beste.

Vielen Dank für Eure Hilfe!

Sebastian

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