Tongesteuertes Reaktiv-Audio

Hmm, eben als ich mit dem Lesen angefangen hatte, dachte ich es geht um eine Kiste die auf Geräusche reagiert. Hatte nämlich auch schon seit längerem diese Idee.
Irgendwie habe ich aber keine Ahnung wie ich Schallwellen detektieren soll ohne das die Batterie zu stark leergenuckelt wird. Vielleicht mit einem Piezoelemet das alle Sekunde vorgespannt wird ähnlich wie bei einer Photodiode. Das Problem ist nur das der piezoresistive Effekt so dermassen Temperaturabhängig ist, das man das kaum unter Kontrolle bringen kann.

flying-Mike schrieb:

Das Problem ist nur das der piezoresistive Effekt so dermassen Temperaturabhängig ist, das man das kaum unter Kontrolle bringen kann.

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Du könntest den gleichen Trick anwenden, den Windi für die LDR-Abfrage entwickelt hat: Nicht den Absolutwert testen sondern die relative Änderung zwischen zwei Messwerten.

Ich würde ein Mikrofon benutzen, dahinter einen Low-Power-Opamp und einen Gleichrichter schalten und das Signal einem Komparator oder dem uC zuführen.
Evtl. noch (passive) Filter vorsehen, damit die Schaltung nur beim gewünschten Tonsignal reagiert.

Elektretkapseln benötigen eine Stromversorgung, haben allerdings eine sehr geringe Stromaufnahme. Sie liefern viel Spannung. Allerdings sind sie hochohmig und müssen trocken gehalten werden.

Kristallmikrofone brauchen keine Stromversorgung, liefern auch eine hohe Spannung, sind aber auch hochohmig und wahrscheinlich nur schwer erhältlich.

Dynamische Mikrofone sind robust, brauchen keine Stromversorgung, liefern aber eher weniger Spannung.

Genau das ist das Problem. Du brauchst einen OP und die liegen leider im mA Bereich bei der Stromaufnahme. Meine Idee geht dahin eine kleine Kapazität mit einem Schallsensor zu entladen. Dazu bräuchte man aber wieder einen OP als Präzisionsgleichrichter. Im Prinzip mus es darauf hinauslaufen, daß man nur einmal pro Sekunde mit dem Atmel abfragen muss ob die Kapaität entladen wurde oder nicht.
Hatte auch schon die Idee eie Membran mit DMS zu bestücken deren Widerstand sinkt wenn die Membran sich bewegt. Aber da hast du wieder eher n Termometer gebaut als ein Geräuschsensor.

DMS halte ich für ungeeignet. Sinnvoll sind die nur in (Halb-)Brückenschaltung einsetzbar und der Aufwand zur Verstärkung der geringen resultierenden Spannungen ist sehr hoch.

Schau Dir doch mal den TLC251. Funktioniert ab 1 V, sym. oder asym. Versorgung möglich, ab 10 uA Stromaufnahme (Low Bias mode).

Alternativ CMOS-Inverter mit Gegenkopplung als Verstärker betreiben.
Oder einen Verstärker diskret aufbauen und auf low power optimieren.

Ein als Mikrofon geschalteter Lautsprecher mit nachgeschaltetem Übertrager liefert erstaunlich hohe Spannungen.

Hmm nicht schlecht. Den könnte man als Transimpedanz Komperator betreiben. Aber 7 Euro sind n Wort.. Ich such mal noch ein paar.

Der OPA347 von BurrBrown kommt mit 20-34µA Strom aus, Betriebsspannung 2,5-5,5V, gibts bei Reichelt als DIL8 für etwa 1 EUR oder als Muster bei BB / TI. Ist aber sehr langsam (wie allgemein OPVs mit kleinem Stromverbrauch), sollte zum Detektieren eines Geräusches aber reichen.

Anregungen für die Schaltung findet man mindestens bei ELV, event. Conrad in den Bauanleitungen für diverse "Klatsch"schalter, akustische Schalter...

Swunn

Sag ich doch => http://www1.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/193135-as-01-de-Klatschschalter_mit_Kondensator-Mikrofon.pdf

Statt der Flip-Flops halt den AVR dranhängen und die Schaltung noch ein büschen auf Stromsparen trimmen. Für das Mikro eins nehmen, das mit einem hohen Widerstand klar kommt.

Piezo-Schallwandler wären eine Idee, aber sind vielleicht zu unempfindlich. Auf welches Signal (Pfeifen, Klatschen...) soll denn in welcher Entfernung reagiert werden?

Swunn

Aha? Und was braucht das Kondensatormikro im Leerlauf? Nix, da ja Kondensator? Und warum kann man das nicht ohne Verstärkung direkt an den ADC im Atmel stecken? Wenn der Atmel mal jede Achtelsekunde nachsieht ob sich da was am ADC-Port geändert hat sollte das doch reichen, oder?

stonewood schrieb:

Aha? Und was braucht das Kondensatormikro im Leerlauf? Nix, da ja Kondensator? Und warum kann man das nicht ohne Verstärkung direkt an den ADC im Atmel stecken? Wenn der Atmel mal jede Achtelsekunde nachsieht ob sich da was am ADC-Port geändert hat sollte das doch reichen, oder?

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Wenn der Atmel irgend was im Millivoltbereich als 1 erkennt hast du gewonnen

Swunn schrieb:

Sag ich doch => http://www1.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/193135-as-01-de-Klatschschalter_mit_Kondensator-Mikrofon.pdf

Statt der Flip-Flops halt den AVR dranhängen und die Schaltung noch ein büschen auf Stromsparen trimmen. Für das Mikro eins nehmen, das mit einem hohen Widerstand klar kommt.

Piezo-Schallwandler wären eine Idee, aber sind vielleicht zu unempfindlich. Auf welches Signal (Pfeifen, Klatschen...) soll denn in welcher Entfernung reagiert werden?

Swunn

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Oje viel zu komliziert das Ding vom Conrad. Von der Empfindlichkeit müsste der Geocacher lauter sein als normale Waldgeräussche. Wieviel Konservendosen mit Bohnen dafür an Stage 1 versteckt werden müssen könnte man empirisch ermitteln.
(Ich fände schreiende Cacher bei Nacht recht lustig die verzweifelt eine Stage suchen)

>> Und was braucht das Kondensatormikro im Leerlauf? Nix, da ja Kondensator?

Richtig. Üblicherweise arbeiten C-Mikros (http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatormikrofon) aber mit Spannungen von 40 (Phantomspeisung von Mischpulten) bis 150V. Auch sind sie wegen ihrer Stoßempfindlichkeit nicht sehr beliebt.

>> Und warum kann man das nicht ohne Verstärkung direkt an den ADC im Atmel stecken?

Weil C-Mikros um die 100pF Eigenkapazität haben und die Impedanz damit zu groß für die Belastung durch den ADC ist. Du brauchst einen Impedanzwandler.

>> Wenn der Atmel mal jede Achtelsekunde nachsieht ob sich da was am ADC-Port geändert hat sollte das doch reichen, oder?

Kommt drauf an, was Du detektieren willst.

Einzelereignisse (Klatschen, kurzer Pfiff) => Verstärken, Spitzenwert detektieren, dafür oft samplen

Erhöhung der Geräuschkulisse (Singen, Melodie pfeiffen) => Verstärken, Mittelwert bilden (Gleichrichten), sieben (R-C), Anstieg detektieren, dafür selten samplen

Die passivste Variante dürfte ein Piezo-Schallwandler an einem Interrupt-Pin sein. Ob das Signal ausreicht, kann ich aber erst morgen probieren, da mein Kind schon schläft... ;-)

Swunn

stonewood schrieb:

Aha? Und was braucht das Kondensatormikro im Leerlauf? Nix, da ja Kondensator? Und warum kann man das nicht ohne Verstärkung direkt an den ADC im Atmel stecken?

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Ein Kondensatormikrofon benötigt eine Polarisationsspannung.
Bei Studiomikrofonen wird die extern zugeführt, bei einfachen Pre-polarised-Kondensatormikrofonen (Elektret-Mikrofonen) "übernimmt" diese Aufgabe ein Elektret.

Eine Kondensatorkapsel ändert lediglich ihre Kapazität in Abhängigkeit von der Membranauslenkung. Ein hochomiger Widerstand und ein Impedanzwandler machen daraus eine entsprechende Spannung.

Der benötigte Widerstand liegt im Bereich einiger 100-1000 Megaohm. Daher ist ein direkter Anschluß an den uC oder einen Preamp über Kabel nicht möglich.
Beim ECM sind die Werte ähnlich hoch.

Der Impedanzwandler einer Elektretkapsel braucht nur sehr wenig Strom, aber ganz ohne geht es nicht.

radioscout schrieb:

stonewood schrieb:

Aha? Und was braucht das Kondensatormikro im Leerlauf? Nix, da ja Kondensator? Und warum kann man das nicht ohne Verstärkung direkt an den ADC im Atmel stecken?

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Ein Kondensatormikrofon benötigt eine Polarisationsspannung.
Bei Studiomikrofonen wird die extern zugeführt, bei einfachen Pre-polarised-Kondensatormikrofonen (Elektret-Mikrofonen) "übernimmt" diese Aufgabe ein Elektret.

Eine Kondensatorkapsel ändert lediglich ihre Kapazität in Abhängigkeit von der Membranauslenkung. Ein hochomiger Widerstand und ein Impedanzwandler machen daraus eine entsprechende Spannung.

Der benötigte Widerstand liegt im Bereich einiger 100-1000 Megaohm. Daher ist ein direkter Anschluß an den uC oder einen Preamp über Kabel nicht möglich.
Beim ECM sind die Werte ähnlich hoch.

Der Impedanzwandler einer Elektretkapsel braucht nur sehr wenig Strom, aber ganz ohne geht es nicht.

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Hmm, man muss das Teil ja nicht wie vorgeschrieben benutzen. Man könnte dem Kondensatormikro 5 Dioden (in Reihe) Parallel schalten und dann die Kiste kurz auf 3,5V Vorspannen. Kommt ein Geräusch sinkt die Kapazität des Mikros und die Spannung steigt. Diese wird aber sofort von den Dioden abgeleitet. Ist das Kondensatormikro wieder im Ruhezustand ist die Spannung abgesunken da weniger Ladung auf dem Mikro ist. Man müsste mal probieren wie Laut ein Geräusch sein muss um da Ladung runterzuhebeln um ne erkennbare Spannungsänderung hinzubekommen.

flying-Mike schrieb:

Man müsste mal probieren wie Laut ein Geräusch sein muss um da Ladung runterzuhebeln um ne erkennbare Spannungsänderung hinzubekommen.

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Sehr laut... Wenn es überhaupt funktioniert.

Ich würde mir erstmal weniger Gedanken über exotische Mikrofonkonstruktionen als über eine funktionierende Schaltung machen.

Mach ich immer so. So machts am meisten Spass.

flying-Mike schrieb:

Wenn der Atmel irgend was im Millivoltbereich als 1 erkennt hast du gewonnen

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Müsste mit neueren Atmels (ATtiny 25/45/85) eigentlich gehen. Die haben eine interne 1.1V Referenzspannung. Vielleicht geht auch was mit den differentiellen Eingängen, da kann man sogar noch mit Faktor 20 verstärken lassen.

Evtl. läßt sich auch ein Schlüsselfinder für Deine Anwendung benutzen bzw. modifizieren?

Eher nicht. Wenn du einen Pfeifton detektieren willst im Gegensatz zu Schalldruck musst du das Signal sauber abtasten und nen Bandpass drüberlaufen lassen.

Edit:
Ups sorry verlesen. Dachte du willst mit dem Atmega sowas baun.