Piezo-Schaltkreis

[Daniel R. (daargad)]

Hallo zusammen,

ich habe hier den angefügten Schaltkreis. Mir sind hier ein paar Dinge 
noch unklar, bzw. gibt es an diesem Schaltplan etwas auszusetzen?


1) Welchen Sinn hat C403?
2) Wozu der 1R5-Widerstand an der Spule?

Würde mich über Antworten freuen.

Liebe Grüße

[Peter R. (pnu)]

der 1R5 Widerstand und der Kondensator bilden einen Tiefpass, der die in 
der Schaltung erzeugte Piezo-Wechselspannung von den 5V-Versorgung 
fernhält. Es muss ein Folien-C sein, ein Elko hätte einen zu hohen 
ohmschen Innenwiderstand.

Schön ist natürlich das unvollständige bzw. verwirrende Schaltbild:

sind an 1 und 2 die beiden Elektroden des Piezo angeschlossen?
hängt piezo_D nur in der Luft oder ist es eine dritte Elektrode des 
Piezo?
Ist der Pin 1 nur für eine Abschirmung oder fühhrt er zur Piezo-Scheibe?

mögliche Lösung des Rätsels:

Piezo_D und Piezo_con sind die beiden Elektroden des Wandlers.
Pin 1 ist nur Abschirmung (der Zuleitungen oder des Wandlers)




Jedenfalls würde man sich über ein vollständiges Schaltbild freuen.

[Daniel R. (daargad)]

Viel Dank für die rasche Antwort!


Tut mir leid wegen der fehlenden Erläuterung....
1 (Gnd) und 2 (Piezo_con) sind die Anschlüsse des Piezos... Piezo_D und 
Piezo_L führen lediglich zu Testpunkten.

[Peter R. (pnu)]

Daniel Roe schrieb:
> Tut mir leid wegen der fehlenden Erläuterung....
> 1 (Gnd) und 2 (Piezo_con) sind die Anschlüsse des Piezos... Piezo_D und
> Piezo_L führen lediglich zu Testpunkten.

Dann kann man in der Funktion mehrere Phasen unterscheiden:

Aufladung: FET ist leitend. Über L fließt aus C403 zunehmender Strom, 
die Induktivität nimmt Energie auf. Der Piezo merkt davon erst einmal 
nichts.

Übergabe der Energie in L an den Piezo: FET wird gesperrt. L hält Strom 
aufrecht, als Stromweg steht C3, D400 und Piezo (einige nF)zur 
Verfügung. An Piezo entsteht eine Viertelschwingung mit hoher Spannung 
auf der Frequenz, die aus L und Piezo-Kapazität bestimmt wird.

Entladung/Entspannung des Piezo: Strom in L ist zuende (Scheitelwert von 
UDS): D400 verhindert ein "rückpendeln" der Ladung aus Piezo auf L. 
Dadurch würde Rückstrom durch L fließen und die teilweise mechanisch 
gespeicherte Energie würde an die Induktivität rückgeliefert anstatt 
abgestrahlt zu werden ( mit andren Worten: Die Piezo-Platte entspannt 
sich mit entsprechender Bewegung ohne dabei noch durch L belastet zu 
werden). Die abklingende Viertelschwingung ist reine Eigenschwingung des 
Piezo ohne Belastung durch L.
Nach der Halbschwingung kann vom Kontroller ein neuer Impuls abgegeben 
werden.

D400 verhindert also, dass die Energie zwischen L und Piezo hin und her 
pendelt und verbessert damit die Schallerzeugung des Piezo.

Während dieser Schritte wird C403 aus den 5V nachgeladen,ohne dabei 
Einbrüche auf 5V zu erzeugen.

[Joe F. (easylife)]

Du solltest aufpassen, dass du diese Schaltung nur mit angeschlossenenm 
Piezo betreibst.
Ansonsten killen dir die Spannungsspitzen, die beim Ausschalten des FETs 
entstehen sofort den FET.
Ich würde auch erstmal mit einer kleineren Induktivität (z.B. 1uH) 
anfangen, und die Spannung am Piezo überprüfen.
SI8812 kann ich nirgendwo finden, wie viel Spannung hält der aus?

[Daniel R. (daargad)]

Joe F. schrieb:
> SI8812 kann ich nirgendwo finden, wie viel Spannung hält der aus?

V_DS sind 20V, V_GS +/-8V

[Joe F. (easylife)]

Daniel Roe schrieb:
> V_DS sind 20V

Das ist nicht besonders viel.
Wenn die Kapazität deines Piezo die Spannung nicht deutlich mindert, 
geht der FET hopps.

[Daniel R. (daargad)]

Der Piezo hat laut Datenblatt 20pF...

Was mir eigentlich Sorgen macht ist, dass, wenn der Piezo versehentlich 
dauerhaft an ist, wäre dann nicht die 5V_Leitung permanent zu GND 
geschaltet (einzig durch 1R5 Widerstand verhindert)?

[Achim S. (Gast)]

Daniel Roe schrieb:
> Der Piezo hat laut Datenblatt 20pF...

das klingt nach sehr wenig, die meisten Schallwandler haben deutlich 
mehr. Bei dieser Kombination von Piezo und FET geht der FET ständig in 
den Durchbruch. Bei der geringen Leistung geht er davon zwar nicht 
unbedingt kaputt, aber du verlierst die Leistung für die Ansteuerung des 
Piezos.

Was für ein Piezo ist es denn, den du ansteuern willst?

Daniel Roe schrieb:
> Was mir eigentlich Sorgen macht ist, dass, wenn der Piezo versehentlich
> dauerhaft an ist, wäre dann nicht die 5V_Leitung permanent zu GND
> geschaltet (einzig durch 1R5 Widerstand verhindert)?

richtig: du darfst den FET nicht dauerhaft anschalten sondern musst ihn 
mit einer passenden Frequenz füttern, wenn der Piezo piepsen soll. 
Ansonsten fließen durchaus einige > 1 A.

[Joe F. (easylife)]

Hast du ein Datenblatt zu dem Piezo?
Mit nur 20p und einem geeigneten Duty-Cycle kann dir die obige Schaltung 
locker bis zu 200V erzeugen... nicht gut...

[Daniel R. (daargad)]

Datenblatt Piezo:

http://www.farnell.com/datasheets/1662482.pdf

'Capacitance : 20,000 pF ±30%'

oder sind das 20*10^3 pF, also 20nF?

[Achim S. (Gast)]

Daniel Roe schrieb:
> oder sind das 20*10^3 pF, also 20nF?

richtig, 20nF (und ist ein vernünftiger Wert).

Das Komma zählt nicht als Dezimalpunkt. Der Piezo läuft ja auch nicht 
bei 4,2Hz sonder bei 4200Hz ;-)