Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mikrofon-Vorverstärker mit 2SK30A


von Benjamin S. (retroking)


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Hallo zusammen,

bin im Moment über der Reparatur einer Zeitwaage und brauche eure Hilfe.
Kurze Einleitung: Eine Zweitwaage verstärkt die Geräusche einer Uhr mit 
mechanischem Werk (Automatik oder Handaufzug) und vergleicht diese 
anschließend mit einem internen Referenzquarz. Abschließend wird eine 
tägliche Gangabweichung in Sekunden angezeigt.

Bei dem Gerät handelt es sich um einen Citizen Quarz Tester Typ: CQT 210 
mit dem Mikrofon CM-10. Im Mikrofon befindet sich eine eigentlich 
einfache Verstärkerschaltung, die das Signal vom Mikrofon vorverstärken 
soll, bevor es in das eigentliche Messgerät über einen 5,5mm 
Klinkenstecker eingespeist wird.
Ich habe alle Bauteile bis auf das Mikrofon und den Hauptschalter (nicht 
im Bild) ersetzt und den Verstärker mit einem Sinus Uss=20mV getestet. 
Der Fehler bleibt der gleiche, Verstärkung immer Faktor 1.
Inzwischen habe ich sämtliche Fehlerquellen ausgeschlossen und den 
Verstärker direkt an der Platine versorgt, das Testsignal direkt an der 
Platine ohne Mikro eingespeist und auch direkt mit dem Oszilloskop auf 
der Platione gemessen, komme nicht so recht weiter.
Da ich von Verstärkerschaltungen leider keinerlei Ahnung habe, würde ich 
mich über eure Antworten sehr freuen.

Siehe Anlagen

Besten Dank

Gruß

von karadur (Gast)


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Hallo

das ist ein Sourcefolger. Der dient der Impedanzanpassung und hat nur 
eine Verstärkung von 1.

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


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Benjamin S. schrieb:
> Der Fehler bleibt der gleiche, Verstärkung immer Faktor 1.

Das ist kein Fehler. Bei der gezeichneten Schaltung handelt es sich um 
einen -> Sourcefollower, der als Impedanzwandler sehr gut geeignet ist, 
aber kein bisschen Spannungsverstärkung macht.
Bei bipolaren Transistoren heisst diese Schaltung Emitterfolger oder 
Kollektorschaltung.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Wie mir scheint, handelt es sich um ein Elektret-Mikrofon.
Diese Mikrofone brauchen eine Speisespannung (geht der 10MOhmer wirklich 
an Masse?).

von ArnoR (Gast)


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> Wie mir scheint, handelt es sich um ein Elektret-Mikrofon.
> Diese Mikrofone brauchen eine Speisespannung (geht der 10MOhmer wirklich
> an Masse?).

Elektret-Micros brauchen gerade keine Vorspannung, weil sie die 
Polarisation einer Folie als "Vorspannung" benutzen.
Und der 10M-Widerstand muss an Masse, weil der SFET anderenfalls mit 
positiver Gatespannung betrieben würde, was nicht zulässig ist.

von Benjamin S. (retroking)


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Hallo zusammen,

Danke für eure schnellen und ausführlichen Antworten.
Dann gehe ich mal davon aus, dass das Mikrofon im Eimer ist. Wenn man 
mit dem Finger auf dem Gehäuse klopft ist dies zwar akustisch 
(Prüfausgang an der Zeitwaage) gerade noch warzunehmen, am Oszi aber 
kaum darstellbar (rund 3mV Spitze-Spitze).
Ersatz zu finden wird wohl schwierig werden, das Mikro hat einen 
Durchmesser von 36mm und ist vermtl. eine wahnsinnig empfindliche 
Sonderform. Sind Elektret Standardtypen bekannt die für diesen 
Anwendungszweck ausreichen könnten?

Gruß

von ArnoR (Gast)


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Du könntest mal so ein Teil versuchen:

http://www.conrad.de/ce/de/product/690635/PIEZO-SCHEIBE-F-OEKO-PENTYPE/SHOP_AREA_17390&promotionareaSearchDetail=005

Ich hab an solchen Dingern beim Klopfen mit der Fingerspitze Spannungen 
von mehreren Volt gemessen.

von ArnoR (Gast)


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Hab gerad noch eins in der Kramkiste gefunden: Außendurchmesser 27mm, 
Piezoscheibe 20mm.

leichtes Klopfen mit dem Finger 10Vss
leichtes Wischen mit dem Finger 2Vss

von Benjamin S. (retroking)


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Hallo Arno,

danke für den Testlauf.
Ist auf dem Mikro eine Herstellerkennzeichnung zu finden? Ich denke 
empfindlich genug wäre das Teil schonmal.
Nächste oder übernächste Woche werde ich versuchen das alte Mikrofon 
auszubauen und dann geht es darum Ersatz zu beschaffen.

Gruß

von ArnoR (Gast)


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> Ist auf dem Mikro eine Herstellerkennzeichnung zu finden?

Die Dinger sind von:

http://www.ekulit.de/?id=34

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


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... sind auch bekannt als 'Buzzerscheiben' oder Piezoscheiben. Man 
findet sie öfter als Summer in billigen Thermometern, Uhren o.ä. als 
Alarmgeber. Die Funktion ist also umkehrbar, legst du eine 
Wechselspannung an, fungieren sie als Schallwandler.

ArnoR schrieb:
> Elektret-Micros brauchen gerade keine Vorspannung, weil sie die
> Polarisation einer Folie als "Vorspannung" benutzen.

Naja, an sich stimmt das schon. In nahezu allen Elektretmikrofonen ist 
aber die erste Stufe (FET) schon eingebaut, und der braucht nun mal eine 
Betriebsspannung an einem Drainwiderstand. Aber hat sich ja geklärt, ist 
ja hier kein Elektret.

von ArnoR (Gast)


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> Aber hat sich ja geklärt, ist ja hier kein Elektret.

Wo steht das? Es wäre möglich, dass es doch eins ist. Dann allerdings 
ohne integrierten Impedanzwandler, wie man an der Schaltung oben sieht.

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


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ArnoR schrieb:
> Wo steht das? Es wäre möglich, dass es doch eins ist. Dann allerdings
> ohne integrierten Impedanzwandler, wie man an der Schaltung oben sieht.

Weil dann trotzdem die Schaltung falsch wäre. Der FET in der Kapsel ist 
nämlich als Sourceschaltung ausgeführt, damit da gleich Pegel rauskommt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektretmikrofon
Die Schaltung ist unten rechts.
Da Piezoscheiben aber ideal für Pulserkennung sind, hat Citizen 
garantiert sowas eingebaut und sich damit auch die Verstärkung erheblich 
vereinfacht. Werden ja auch in elektronischen Drums usw. gerne als Geber 
verwendet.

von ArnoR (Gast)


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> Weil dann trotzdem die Schaltung falsch wäre. Der FET in der Kapsel ist
> nämlich als Sourceschaltung ausgeführt, damit da gleich Pegel rauskommt:

Ja genau deshalb schrieb ich ja , dass es falls es ein Elektret ist, 
eins OHNE integrieten FET ist, denn so wie die Schaltung oben gezeichnet 
ist könnte der interne Verstärker nicht arbeiten und außerdem wärs 
unnötig hinter den internen Verstärker noch einen Impedanzwandler zu 
setzen. Und außerdem ist aufgrund der angegebenen Maße (Durchmesser 
36mm) wohl klar, dass es sich nicht um eine normale Mircofonkapsel 
handelt.

von Benjamin S. (retroking)


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Interessant finde ich, dass dieses Mikrofon so riesig baut und 
Kupferlackdrähte hinausführen (siehe Bild der Platine). Auf die Gefahr 
hin dass Ihr mich jetzt auslacht, was spricht dagegen dass es sich um 
ein Dynamisches Mikrofon handelt?
Ich denke ich werde parallel auch noch mit Citizen in Kontakt treten, 
ich glaube zwar kaum dass die mir bei so einem alten Gerät noch helfen, 
aber ein Versuch ist es Wert.

Gruß

von HildeK (Gast)


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Matthias Sch. schrieb:
> Der FET in der Kapsel ist
> nämlich als Sourceschaltung ausgeführt,

Das mag in Wikipedia so dargestellt sein, ist aber keineswegs immer so.
Es gibt auch den Sourcefolger (sogar häufiger) und die Variante mit drei 
Kontakte, wo du dann bestimmen kannst, ob der FET als Sourcefolger oder 
Sourceschaltung betrieben wird.

von karadur (Gast)


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Hallo

gegen ein dynamisches Mikrophon spricht die Impedanz. Liegt bei dyn. 
Mikros bei x*100R. Da wird der Wandler nicht benötigt.

von Kai K. (klaas)


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>bin im Moment über der Reparatur einer Zeitwaage und brauche eure Hilfe.
>Kurze Einleitung: Eine Zweitwaage verstärkt die Geräusche einer Uhr mit
>mechanischem Werk (Automatik oder Handaufzug) und vergleicht diese
>anschließend mit einem internen Referenzquarz. Abschließend wird eine
>tägliche Gangabweichung in Sekunden angezeigt.

In dem folgenden Link wird das mit einem Piezo gemacht:

http://www.mikrocontroller.com/de/Zeitwaage.php

Also die von dir gezeigte Transistorschaltung hat garantiert keine 
Verstärkung, sondern dient lediglich als Impedanzwandler.

Das Mikrofon könnte eine Elektretmembran sein, also ein Elektretmikrofon 
ohne internen Impedanzwandler, oder ein Piezo. Der Schaumstoff läßt aber 
vermuten, daß es eher nicht mit Körperschallübertragung, also direktem 
Kontakt funktioniert, sondern mit Übertragung über Luft. Demnach wäre es 
dann wohl eine Elektretmembran.

Gegen das dynamische Mikrofon spricht der extrem hochohmige 
Impedanzwandler.

von Benjamin S. (retroking)


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Kai Klaas schrieb:
> Der Schaumstoff läßt aber
> vermuten, daß es eher nicht mit Körperschallübertragung, also direktem
> Kontakt funktioniert

Das Bild zeigt die Rückseite vom Messaufnehmer, der Schaumstoff dient 
nur dazu, dass das Mirko nicht direkt im Gehäuse aufliegt. Auf der 
Rückseite der gezeigten Platine ist eine Gummiplatte aufgeklebt, auf 
diese wird die Uhr aufgelegt.
Link ist interessant, Danke

Gruss

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


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HildeK schrieb:
> Das mag in Wikipedia so dargestellt sein, ist aber keineswegs immer so.
> Es gibt auch den Sourcefolger (sogar häufiger) und die Variante mit drei
> Kontakte, wo du dann bestimmen kannst, ob der FET als Sourcefolger oder
> Sourceschaltung betrieben wird.

Ein Blick auf die Schaltung genügt, um zu sehen, das der Schallwandler 
hier genau 2 Anschlüsse hat, von denen einer direkt auf Masse geht. Es 
bliebe also nur die Möglichkeit Elektretkapsel ohne eingebauten FET, 
Elektret mit Sourceschaltung - dann wäre der Impedanzwandler unnötig und 
es gäbe einen Drainwiderstand, oder der Piezo. Machts also nicht 
komplizierter, als es ist.
Arno, wann hast du die letzte Elektretkapsel ohne eingebauten FET 
gesehen? Sowas gibts so gut wie nicht. Hochwertige Kondensatormikrofone 
sind anders.

von Benjamin S. (retroking)


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Hallo zusammen,
habe heute das Mikrofon von der Platine gelöst und von allen Seiten 
fotografiert, siehe Anlagen.
Die "Wicklung" misst 131 Ohm, beim Anschluss eines Oszis ist noch nicht 
einmal Klopfen als Ausschlag sichtbar. Das Gehäuse ist massiv (Ferrit?).
Abmessungen:
Durchmesser 36mm
Höhe 18mm

Ich denke, wie von euch vorgeschlagen, mit Piezzos als Austausch zu 
arbeiten, ist der richtige Weg, denn dieses Bauteil sorgt bei mir nur 
für noch mehr Verwirrung.

Gruß

von Ulrich (Gast)


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Das ist halt eine Ferritespule. Unter Umständen wirkt die auch als 
Mikrofon (für Körperschall, ähnlich einem Piezoelement), das ist aber 
von der Magnetisierung abhängig. Die Spule kann aber auch direkt das 
Streufeld des Schrittmotors aufnehmen.  Die Frage ist da aber: wieso bei 
so einem Induktiven Aufnehmer eine so hochohmige Schaltung ohne 
Verstärkung ?

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


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Ulrich schrieb:
> Die Frage ist da aber: wieso bei
> so einem Induktiven Aufnehmer eine so hochohmige Schaltung ohne
> Verstärkung ?

Kapier ich auch nicht. Vllt. hat da schon mal jemand den Sensor 
gewechselt? An den TE: War das Instrument auch für Standuhren und 
andere mechanische Uhrwerke geeignet oder ausschliesslich für 
elektronische mit Magnetfeldern?

von Benjamin S. (retroking)


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Matthias Sch. schrieb:
> ...An den TE: War das Instrument auch für Standuhren und
> andere mechanische Uhrwerke geeignet oder ausschliesslich für
> elektronische mit Magnetfeldern?...

Hallo Matthias,
ich werde die Unterlagen zu dem Gerät nochmal im Detail prüfen, aber 
Deine Vermutung ist sehr naheliegend. Ich erinnere mich, dass in den 
Unterlagen von Analog Uhren gesprochen wurde, vermtl. sind damit aber 
Analoge Quarzuhren gemeint.
Ich prüfe das und melde mich nochmal.

Gruß

von Benjamin S. (retroking)


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Hallo zusammen,
leider hat Matthias recht, das Mikrofon ist in der Tat nur für 
elektronische Uhren geeignet.

Warum habe ich vermutet, dass auch mechanische Uhren messbar sind?
In der deutschen Anleitung ist das Gerät mit einem anderen Mikrofon 
beschrieben, Mikrofone die mechanische Uhren messen können seien "in 
Vorbereitung". Daher schon einmal die Bestätigung, dass dieses 
Grundgerät durchaus für die Messung von mechanischen Uhren geeignet ist.
Nun die englisch sprachige Anleitung zur Hand genommen in der auch das 
Mikrofon, was mir vorliegt, beschrieben wird. In den ersten Kapiteln 
wird von Uhren mit balance wheel, also der klassischen Unruh, 
gesprochen. Blättert man weiter wird daraus plötzlich balance wheel 
electronic. Zu meiner Überraschung hat es sowas auch gegeben, eine 
elektronisch gesteuerte Unruh.
Weiter hinten wird das Mikrofon noch wie folgt beschrieben:
Schalterstellung Analog Mode: Electro-magnetic field
Schalterstellung Digital Mode: Capacitive

Außer Spesen nichts gewesen, sorry dass ich euch eure Zeit gestohlen 
habe. Aber eins steht fest, ich habe Dank euch einiges über Sourcefolger 
und die verschiedenen Arten von Mikrofonen gelert, Danke hierfür.

Gruß

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


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Benjamin S. schrieb:
> Zu meiner Überraschung hat es sowas auch gegeben, eine
> elektronisch gesteuerte Unruh.

Jo, sowas gib es ab und zu in Quarzuhren mit einer Batterie. Ein 
Taktgeber mit Quarz und Vorteiler erzeugt die Anregung der Unruhe. Die 
meisten arbeiten allerdings mit einer Art Schrittmotor.
Ein Piezo übrigens wäre durchaus zu überlegen. Das würde die Bandbreite 
der möglichen Messungen deutlich vegrössern.
http://www.pollin.de/shop/dt/OTY5OTUzOTk-/HiFi_Car_HiFi_Video_TV/Mikrofone_Schallwandler/Schallwandler/Piezo_Schallwandler.html
http://www.pollin.de/shop/dt/MjE3OTUzOTk-/HiFi_Car_HiFi_Video_TV/Mikrofone_Schallwandler/Schallwandler/Piezokeramischer_Schallwandler_Digisound_S_HRH_V.html

von Benjamin S. (retroking)


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Das interessante ist, wenn ich das System der elektrisch/elektronisch 
gesteuerten Unruh richtig verstanden habe, kommt diese Uhr ganz ohne 
Quarz aus. Laut Wiki gab es anfangs sogar kontaktbehaftete Steuerung, 
später dann die Transistorsteuerung für die Anregung der Unruh. Den Takt 
scheint, wie bei rein meachnischen Uhren, nur die Unruh vorzugeben, die 
Energie wird hierfür elektrisch zugeführt.
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_watch

Ich versuche mich gerade nicht zu ärgern, ich habe erst am Sonntag bei 
Pollin bestellt um meinen 5EUR Sommergutschein sinnvoll zu verwenden ;(

Gruß

von Benjamin S. (retroking)


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Hallo zusammen,
noch eine Frage zu den Piezo-Schallwandlern.

Bei Buerklin werden verschiedene Typen vertrieben, aber ich bin mir nun 
nicht sicher, welches Modell sich am besten für meinen Anwendungszweck 
eignet.
Kann man grundsätzlich sagen, unmso Größer im Durchmesser umso 
empfindlicher?
In Anlage die Übersicht der verfügbaren Typen, die Zahl nach der 
Bezeichnung EPZ- gibt immer den Durchmesser des Metallträgers an.

Gruß

von Kai K. (klaas)


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>Bei Buerklin werden verschiedene Typen vertrieben, aber ich bin mir nun
>nicht sicher, welches Modell sich am besten für meinen Anwendungszweck
>eignet.

Die Teile sind ja billig. Also würde ich von jedem eines kaufen und 
ausprobieren.

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


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Benjamin S. schrieb:
> Kann man grundsätzlich sagen, unmso Größer im Durchmesser umso
> empfindlicher?

Das nicht unbedingt, aber man kann sagen, je grösser der Durchmesser, 
umso niedriger ist die obere Grenzfrequenz, da ja mehr Masse bewegt 
werden muss. Das wird für dich so gut wie keine Rolle spielen, also such 
dir einige aus, die gut in das vorhandene Gehäuse passen.
Der erzeugte Pegel ist in jedem Fall wesentlich höher als der aus dem 
originalen induktiven Aufnehmer. Zwar hochohmiger, aber der 
Impedanzwandler ist ja im Messgerät vorhanden.

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