Piezo: Doppelnutzung als Schallwandler+Mikro - Überspannungsschutz

[Peter F. (Gast)]

Hallo,

ich habe vor, an einem ATmega einen Piezo-Schallwandler auch als 
Mikrofon zu nutzen.
Es geht nur darum, akustisch ein paar Frequenzen zu detektieren. In 
einem ersten Versuchsaufbau hat das auch zufriedenstellend funktioniert.

Ich habe dazu das Piezo ein zwei ADC-Pins eines ATmega644 angeschlossen. 
Parallel dazu einen Widerstand und jeweils ein Widerstand im 
MOhm-Bereich nach VCC und Masse. Den ADC betreibe ich im differential 
mode mit 200-facher Verstärkung. Andere Beschaltungen wären natürlich 
denkbar. Wichtig ist für mich hier aus Platzgründen nur, keine 
zusätzlichen weitern ICs einzusetzten.

Über das Piezo möchte ich auch Töne ausgeben. Das dürfte mit dieser 
Beschaltung kein Problem sein.

Jetzt zu meinem Problem:
Die Schaltung wird aus Knopfzellen betrieben und wird mit Sicherheit 
auch mal härter mechanisch beansprucht (Herrunterfallen). Nun möchte ich 
den ATmega vor Überspannugen vom Piezo schützen, dabei aber möglichst 
keine Leistung verbraten. Der ATmega schläft die meiste Zeit. (Pins 
hochohmig)
Könnte der parallele Widerstand schon ausreichend sein? Wie klein müsste 
dieser sein? (Für meinen Mikro-Beschaltung darf er nicht zu klein sein, 
genauere Werte müsste ich mal austesten.)
Z-Dioden müssten weigen der Tonausgabe > VCC sein. Wäre das eine Option?

Beste Grüße

Peter

[Freddy (Gast)]

Eine Zehnerdiode könnte eventuell zu langsam sein (also den schnellen 
Impuls erst zu spät abfangen, so dass der Pin trotzdem einen kurzen 
Impuls abbekommt), dass kann ich jedoch nicht einschätzen (noch zu wenig 
Erfahrung). Eventuell eine extra Suppressordiode verwenden?

Meinst du mit parallelem Widerstand eigentlich einen in Serie zwischen 
µC-Pin und Piezo?

[Peter F. (Gast)]

Hier die Schaltung:

VCC ----|R1|--+----|R3|---+--|R2|---- Masse
              |           |
              +--|Piezo|--+
              +           +
              |           |
              uC          uC

Dimensionierung kann ich leider nicht mehr 100%ig sagen. R1/R2 Megaohms, 
R3 so, dass ich innerhalb des durch die ADC-Verstärkung vorgegebenen 
Spannungsbereich bleibe.
Besser (im Bezug auf die Eingangsempfindlichkeit) geeignet könnte 
folgende Beschaltung sein, habe ich aber noch nicht getestet:

VCC ----|R1|--+--|R2|---- Masse
              |
              +--|Piezo|--+
              +           +
              |           |
              uC          uC

Peter

[juergen (Gast)]

Der Piezo verhaelt sich bei harten Stoessen wie ein Feuerzeug.
Darum an den Eingaengen Schottky-Dioden nach + und -
und moeglichst noch Schutzwiderstaende.

Noch ein Tip aus eigener Erfahrung: Wenn der Piezo auf einer 
Resonanzfrequenz schwingt und du unterbrichst die Verbindung zum 
Ausgang, werden Induktionsspannungen erzeugt, die deinen Controller 
leicht killen koennen.

J.

[Peter F. (Gast)]

Danke.
werde dann mal Schottky-Dioden vorsehen.

Peter