Speaker auslegen und lautstarke erhöhen

[Muecke]

hallo miteinander,

habe aus einem alten PC Monitor die Lautsprecher ausgebaut, sind echt Süß (3,5cm Durchmesser).

Die haben vollende Daten drauf Stehen:
VECO
36AC08
8 Ohm 2W

• No3F +
  Das Datenblatt habe ich gefunden: >> Datenblatt <<

Gerne würde ich das teil am Arduino verwenden, und habe das mit einen 100 Ohm Widerstand in Reihe zum Lautsprecher versucht.
das teil ist extrem leise =(.

Habe ich Netz weiter gesucht und die Schaltung gefunden:

Was ich nicht verstehe ist was ist das zweite GND? ich habe doch schon GND am Arduino und sehe keine zweite Strom Quelle.

des Weiteren wie muss ich den Vorwiderstand berechnen?
woher wies ich wie viel Spannung (V) der Lautsprecher benötigt das ich das richtig berechnen kann?

und dann noch was, was müsste ich machen um die Lautstärke zu erhöhen?

Gruß

[uwefed]

Wenn er nur krächzen soll, genügt ein Transistor. Einfach gleich wie ein Relais anschließen. Wenn die Qualität besser sein soll un die Lautstärke geregelt werden soll dann brauchst Du einen Verstärker.
Grüße Uwe

[jurs]

Muecke:
Habe ich Netz weiter gesucht und die Schaltung gefunden:

Die Schaltung kannst Du nehmen.
Maximale Lautstärke erhältst Du, wenn Du das Poti auf 0 Ohm stellst, also in dem Fall das Poti einfach weglassen, nur den Kondensator 10 bis 100 µF in Reihe, wenn Du nur maximale Lautstärke haben möchtest. Für kleinere Lautstärke dann einen Reihenwiderstand einbauen. Je größer der Widerstand, desto kleiner die Lautstärke.

Es ist allerdings wahrscheinlich, dass ohne Vorwiderstand die maximale Stromstärke der Arduino-Pins im Millisekundenbereich überschritten wird, keine Ahnung, jedenfalls funktioniert es. Wie lange das gutgeht, keine Ahnung. Für noch mehr Lautstärke brauchst Du dann eine Verstärkung.

Muecke:
Was ich nicht verstehe ist was ist das zweite GND? ich habe doch schon GND am Arduino und sehe keine zweite Strom Quelle.

Das ist nur schematisch zu sehen. Du schließt einen Pol des Lautsprechers einfach an GND am Arduino an.

[Muecke]

OK, danke erst mal.
Der Kondensator macht mir also keine Lautstärken Veränderung sondern glättet das Signal.
Der Lautsprecher soll drei mal Piepsen als Hinweis Ton mehr nicht.

Als Verstärker könnte ich dann so was verwenden?
TDA 7052 A, Audio Amplifier, DIP-8 mit 12V, jedoch hat der nur 1 W
Oder kennt ihr noch so einen Kompakten IC-Verstärker mit 2W?

[Doc_Arduino]

Hallo,

wie Uwe schon schreibt, dass wird so nichts. Man kann maximal ein Piezolautsprecher direkt anschließen. Einen normalen 4 oder 8 Ohm LS geht nicht. Da machste Dir Deinen µC Pin kaputt. Ich gehe trotzdem nochmal auf den Widerstand ein. Du mußt nur den Kurzschlussfall betrachten. 5V am Pinausgang und seine max. 40mA. 5V durch 40mA = Rv.
Das bringt Dir aber nichts, weil je nach Sättigung vom Entkoppelkondensator verpufft die Leistung am Rv und am LS kommt kaum was an.

Die GND Symbole sagen nur aus, das es auf Masse geführt wird. Eine gemeinsame Masse ist immer notwendig. Man zieht in einem Schaltplan nicht immer alle Massepunkte und Versorgungsspannungen zu einem Punkt zusammen wie bei anderen Signalen.

Ich kann Dir aber meine funktionierende Schaltung geben mit einem TDA7231A. Hatte ich mal für 5V gebaut, für Zimmerbeschallung ausreichend. Ca. 0,4W. Dann habe ich umgebaut auf 15V und mit Hilfe vom mikrocontroller Forum noch den Eingangsfilter wegen Rauschen angepaßt. Mit 12V und 8 Ohm LS hat man ca. 1,8W. Ausreichend.

Die Schaltung ist für Stereo ausgelegt von einem mp3 Player, die das Sterosignal auf Mono zusammenführt. Einen Eingangsanschluss (LP1/LP2) kannste also weglassen in Deinem Fall.
LP3 ist Masse vom Eingang.
Pin 3 von der Klemme ist Masse der Versorgungsspannung.
Vcc kannste von 5V bis 15V frei wählen, muß aber später festgelegt werden für einen Abgleich. Mit 5V kannste anfangen, wie gesagt, reicht erstmal aus. Nimm die aber nicht direkt vom Arduino.
Alles was keine Elektrolyt-Elkos sind, nimm Folie, die Experten nehmen auch Tantal, wobei man dann die Polung beachten muß.
Eines gebe es bei Dir noch zu beachten, fall Du das nachbaust. Das NF Signal vom mp3 Player hat normalerwiese so 0,7 bis 1,0V. Deines hat ja 5V PWM. Notfalls mußte vor das 10k Poti noch ein 10k Poti hängen. Sonst kannste das womöglicherweise nicht vernünftig abgleichen. Da macht probieren schlau.
Zum Abgleich erzeugst Du ein 1kHz Signal, am LS Ausgang (Pin 2 der Klemme) zusätzlich ein Oszi ran, und dann stelltst Du mit dem Poti R1 die maximale Ampilute so ein, das noch ein sauberer Sinus zu sehen ist. Ohne Klipping. Fertig. Die Höhe der Versorungsspannung danach nicht mehr ändern.

Edit: Dein Kondensator filtert Gleichspannungen raus, sonst ploppt es ständig im LS, man will ja nur Sinusförmige Signal an den LS bzw. Verstärker weiterleiten.

[jurs]

Muecke:
Der Kondensator macht mir also keine Lautstärken Veränderung sondern glättet das Signal.

Nein, der Kondensator filtert die Gleichspannung aus, so dass am Lautsprecher nur Wechselspannung ankommt.

Ein Kondensator ist ein "Widerstand für Wechselspannung", wobei der Widerstand abhängig ist von der Frequenz. Bei Frequenz Null (Gleichspannung) sperrt der Kondensator den Stromfluss, und je höher die Frequenz, desto weniger Widerstand leistet der Kondensator dem Stromfluss.

Diese Art der Ankopplung des Signals per Kondensator läßt also hohe Töne (hohe Frequenzen) besser durch als tiefe Töne bzw. Bässe (niedrige Frequenzen). Also die Widergabe von Piepstönen wird damit sehr gut, aber die Widergabe von Bässen eher nicht so toll werden. Aber was erwartest Du schon an Bässen bei einem 3,5 cm Lautsprecher?

[Muecke]

@Doc Arduino: ah ja, das muss ich in Ruhe noch mal durchlesen heute Abend. so auf die schnelle habe ich nur Bahnhof verstanden.

@Just: äm ja klar, ...
Ok der Kondensator in Reihe zu einem Lausprecher ist wie ein Widerstands also wird mein Strom (A) begrenzt?
jedoch ist das ein Widerstand den man bei Wechselstrom verwendet.
Blöde Frage mein Lautsprecher läuft doch gar nicht mit Wechselstrom? oder doch? wenn ich ihn an einem PWM Pin angeschlossen habe.

Aber was erwartest Du schon an Bässen bei einem 3,5 cm Lautsprecher?

aber bitte, da bebt das ganze Haus wenn man den verwendet.

[Helmuth]

Kurze Frage @jurs: Wenn der LS nur piepsen soll, warum nicht nur mit einem Vorwiderstand direkt anschließen? Gibt das Probleme wg. der Selbstinduktion?

Und welche Gleichspannung? Woher kommt die bei korrekter Programmierung?

Gesetzt den Fall es gibt Gleichspannungsanteile - ist das ein Problem, wenn der Vorwiderstand den Strom auf ein erträgliches Maß begrenzt?

Oder stehe ich gerade voll auf dem Schlauch?

@Doc: "Edit: Dein Kondensator filtert Gleichspannungen raus, sonst ploppt es ständig im LS, man will ja nur Sinusförmige Signal an den LS bzw. Verstärker weiterleiten."

Warum ploppt es ständig? Und es kommt doch ein Rechtecksignal aus dem Arduino, oder? Und wo die "Mittellinie" liegt ist doch egal, oder? Ich dachte, ich hätte mal einen LS mittels 1K Widerstands direkt angeschlossen und der piepse genau so, wie ich das wollte. Hatte ich da nur Glück?

Gruß

Helmuth

[jurs]

Muecke:
Blöde Frage mein Lautsprecher läuft doch gar nicht mit Wechselstrom? oder doch? wenn ich ihn an einem PWM Pin angeschlossen habe.

Doch, ein Lautsprecher funktioniert nur mit einem Audio-Wechselspannungssignal.

Mit Deiner PWM erzeugst Du im Prinzip eine Wechselspannung, die immer zwischen 0 V und 5 V hin und her wechselt. Der Mittelwert ("Gleichspannungsanteil") dieser Wechselspannung beträgt 2,5 Volt. Plus oder Minus 2,5 Volt Amplitude.

D.h. Dein PWM-Signal am Arduino ist 2,5V +/- 2,5 V

Also eine Wechselspannung mit einer Amplutude von 2,5 V bei einem Gleichspannungsanteil von 2,5V.

Und der Kondensator filtert den Gleichspannungsanteil von 2,5 V aus, so dass der Lautsprecher dann nur eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 2,5 V hoch und runter zu sehen bekommt.

[Helmuth]

Sicher, dass ein LS nicht auch mit gepulster Gleichspannung läuft? Bewegt sich die Membran eben nur in eine Richtung...?

edit: Ok, habe die Ursache des Gleichspannungsanteils verstanden. Ist der Kondensator für diese Anwendung jetzt ein "must have" oder nur Ausdruck guten Stils?

Gruß

Helmuth

[jurs]

Helmuth:
Kurze Frage @jurs: Wenn der LS nur piepsen soll, warum nicht nur mit einem Vorwiderstand direkt anschließen? Gibt das Probleme wg. der Selbstinduktion?

Du kannst den Lautsprecher natürlich auch nur mit einem ohmschen Vorwiderstand an den Lautsprecher ankoppeln.

Das hat Muecke ja auch gemacht und dabei festgestellt, dass ihm die Lautstärke zu gering war.

Unschön dabei ist: Der Gleichspannungsanteil von 2,5 V Volt wird auf den Lautsprecher gegeben, dadurch wird die Membrane stets in eine Richtung ausgebeult/vorgespannt, was den Klang etwas verzerrt. Viel schlimmer ist aber, dass der Arduino stets im Mittel bereits einen Strom zieht, der entspricht:
I = U / R = 2,5 V / (Vorwiderstand + Spulenwiderstand des Lautsprechers)
Und dieser stetige Strom aufgrund des Gleichspannungsanteils trägt absolut nichts zur Lautstärke bei!

Die Ankopplung per Kondensator ist daher die viel bessere Variante: Aller Strom, der aus dem Arduino-Pin gezogen wird, kommt so voll der Erzeugung von Lautstärke zu gute und wird nicht sinnlos zur stetigen Vorspannung der Lautsprechermembrane sinnlos verbraten.

[Helmuth]

Ich verstehe, der Kondensator erhöht den Wirkungsgrad und vermeidet Verzerrungen. Danke für die Erklärung!
Grüße
Helmuth

[jurs]

Helmuth:
Ich verstehe, der Kondensator erhöht den Wirkungsgrad und vermeidet Verzerrungen.

Wirkungsgrad ja, aber Verzerrungen nein.

Zwar werden die Verzerrungen durch die mit Gleichspannungsanteil vorgespannte Lautsprechermembrane vermieden, aber die sind recht gering.

Viel stärker sind die Verzerrungen, die durch den veränderlichen Wechselstromwiderstand des Kondensators dazukommen. Da der Wechselstromwiderstand eines Kondensators aber sinkt, je höher die Frequenz ist, kommen Audiosignale durch die Kondensatorankopplung um so besser durch, je höher deren Frequenz ist.

Wenn man Vorwiderstand/Poti bei der Kondensatorankopplung komplett wegläßt, bekommt man also den Effekt, dass Töne um so lauter wiedergegeben werden, je höher deren Frequenz ist. Also eine relativ große Verzerrung. Solange man Tonfolgen innerhalb einer einzigen Oktave abspielt, fällt das allerdings nicht großartig weiter auf. Das menschliche Ohr benötigt wohl sowieso einen Lautstärkeunterschied von mindestens 30%, um die Lautstärke zweier Töne eindeutig auseinanderhalten und unterscheiden zu können. Also kann man mit so einer Tweeter-Schaltung einfache Melodien mit Tönen innerhalb einer Oktave recht problemlos abspielen, ohne dass es eine zu starke Beleidigung für das Ohr wird.

Anders sähe es aus, wenn Tonfolgen über mehrere Oktaven gehen, und dann plötzlich einzelne hohe Töne sehr viel lauter wiedergegeben werden als es der Fall sein sollte.

Bei so einfachen Schaltungen ist es eben immer ein Kompromiss: Möchte ich die Töne möglichst unverzerrt oder möchte ich die Widergabe möglichst laut haben? Muecke wollte möglichst laut, und daher habe ich die Ankopplung per Kondensator vorgeschlagen, für maximale Lautstärke ohne Vorwiderstand. Aber einen linearer und unverzerrter Frequenzgang ergibt sich damit nicht. Nur maximale Lautstärke. Aber für eine akzeptable Melodienwidergabe mit einem Umfang von ca. 1 Oktave vollkommen ausreichend.

[Helmuth]

Hi Jurs, ich will echt nicht klugscheixxen, aber ich stehe nunmal auf präzisen Sprachgebrauch...

Ich meinte Verzerrung im akustischen Sinne - eine ungewollte Veränderung der Schwingungsform. (Verursacht durch die "Vorspannung" der Membran bei anliegender Gleichspannung.)

Verzerrung (Akustik)

Deine Ausführungen beziehen sich auf eine Entzerrung, das Absenken oder Anheben von Frequenzbereichen mit einem Filter, welcher die Resonanzfrequenz eines LS verschiebt und den gesamten Frequenzgang verändert.

Entzerrung (Tontechnik)

@Muecke sei vielleicht noch darauf hingewiesen, dass man auch rein mechanisch den Wirkungsgrad eines LS in einem engen Frequenzbereich steigern kann: mit einem Horn. Zumindest, wenn man direkt davor steht...

Horn (Lautsprecher)

Einfach mal diversen kegel-/trichterförmigen Plastikmüll an den LS halten, Du wirst überrascht sein...

Beste Grüße

Helmuth

[guntherb]

Es gäbe noch eine Möglichkeit, sowohl den Gleichspannungsanteil zu eliminieren, als auch die Lautstärke zu erhöhen:

Ardu-Pin ---- 100R ---- Lautsprecher ---- Ardu-Pin

Die beiden Arduino-pins müßten dann immer im Gegentakt geschalten werden: wenn der eine HIGH ist, muß der andere LOW sein, und umgekehrt. Das ist dann allerdings ein Softwareproblem, das gelöst sein muss, und hängt von deiner Anwendung ab.

[willie1968]

Naja,
für einen nur Beep reicht wirklich ein Widerling. Wenn das zu leise ist, hilft's nichts und du mußt einen Verstärker dazwischen klemmen. Die einfachste Variante dürfte ein Verstärker mit dem LM386 sein:
http://www.mikrocontroller.net/part/LM386
Schaltung 1 (bei typical Applications Seite 5) reicht für's erste wohl aus.
Das schöne der Chip funktioniert auch mit den 5V aus dem Arduino... hat dann aber nur 1/4W
Bei 9V sinds schon 0,7 bei 12V dann 1W. Das sollte eigentlich reichen. Achja, der Eingangskondensator sollte dann bleiben...

[Muecke]

Bin ich ein mal ein paar Stunden nicht Online schon geht hier die Große Party

Das man Mechanisch so einen Kleinen Lautsprecher auch Lauter bekommt ist mir schon klar, jedoch nicht das was ich erzielen wollte.

so richtig habe ich das mit dem Kondensator glaube ich noch immer nicht verstanden, und das mit dem Wechselstrom auch nicht so recht, ich kann mir da zwar was im Kopf zusammen Basteln doch ob das Stimmt.

Ich habe bei dem PWM (TON) Signal einen Wechsel der Spannung immer von +5V zu 0V das das ganze in einer Sinus Kurve (oder was auch immer) verlauft ist die "0" Linie bei 2,5V (mein Mittelwert aller Werte ergibt 2,5V)

Da ein Widerstand immer nur bei Gleichstrom geht muss ich einen Widerstand nehmen der in beide Richtungen geht also den "Kondensator",

Jetzt ist mir nur unklar ich befinde mich doch immer auf der "+" Seite somit müsste doch ein Normaler Widerstand gehen?
ich gehe ja nicht unter die echte 0 Linie also in den "-" Bereich?

puuu, ich glaube das ich zufiel für meine Ursprungs Frage.

die Idee von "guntherb" klingt interessant ich verstehe zwar nicht warum dann das Teil lauter sein soll aber gut,
öm gerade beim schreiben fallt mir dazu ein.
ich habe dann nicht einen PWM der von 5 zu 0 singt sondern zwei die von 5 zu 0 gehen am ne keine Ahnung was ich da gerade gedacht habe. egal.
das was da vorgeschlagen wurde kann an aber nicht mit Bordmitelan bzw. "tone(6, 494, 500); // (PIN, Frequenz, Dauer)" machen.
da muss man dann schon mehr machen.
naja auch egal.

Was mir gefallen tut ist die Schaltung von "willie1968".
verstehe nur die Aussage nicht das mit den 5V das teil nicht lauter wird, oder muss ich die Externe Spannungsversorgung (V) erhöhen um einen lauteren Ton zu bekommen und ich kann ganz normal das PWM Pin des Arduinos wider verwenden?

Dann habe ich da noch die Frage was das für ein Teil ist, Links unten Sieht aus wie ein Widerstand doch es ist ein Pfeil drauf gerichtet des vom IC kommt.
EDIT ah das ist ein normales "Potentiometer" /EDIT

habe die Schaltung mal heraus gelöst aus dem Datenblatt:

[Doc_Arduino]

Hallo,

Du mußt Deine Nulllinie nicht künstlich auf 2,5V einstellen. Du gibts Dein PWM Signal so rein wie es ist. Das Poti dient nur zur Pegelanpassung damit am Ende nichts übersteuert. Die Frage ist, was für Töne willst Du ausgeben? Musik oder doch Rechtecksignale? Normalerweise hält man Gleichspannungsanteile von Lautsprechern immer fern. Ich würde an Deiner Stelle das PWM Signal noch halbwegs in was analoges "formen" mit R und C parallel, bevor ich das einen Verstärker IC zuführen würde.

[Doc_Arduino]

Hallo,

wegen Deinem Verständnisproblem zum Kondensator ein Erklärungsversuch. Der Eingangskondensator soll eigentlich Gleichspannungsanteile aus dem sinusförmigen etwas eines Audiosignal rausfiltern.

Wenn ein Kondensator leer ist, verglichen mit einem leeren Wassereimer, dann ist sein Widerstand sehr niedrig. Alles was an Spannung bzw. Wasser ankommt kann ohne anzustehen rein. Mit zunehmenden Füllstand gibts Drängeleien der Elektronen um noch einen freien Platz zubekommen. Es kommt quasi zu Wartezeiten im Eingangsbereich wie in einer gut besuchten Disko. Das bedeutet, der Widerstand des Kondensators steigt. Weil die Elektronen jetzt langsamer fließen. Ähnlich den Menschenmassen die in die Disko rein wollen. Beim entladen passiert das gleiche. Nur das es in der Disko große Tore gibt, die alle Gäste auf einmal rauslassen können. Die Spannung fällt sehr schnell und kommt in eine Sättigungsphase. Analog zur Disko, es gibt immer paar Besoffene die es nicht mitbekommen haben das Schluss ist. Die letzten gehen sehr langsam vereinzelt nach Hause. Entspricht dem restlichen Füllstand "mit der Spannung".

Das heißt, wenn Gleichspannungsanteile vom Audiosignal ankommen, dann steigt oder sinkt die Kondensatorspannung, je nach "Spannungsfüllstand" des Ist Zustandes vom Kondensator und dieser schluckt diese. Wenn Wechselspannung ankommt, dann interessiert das den Kondensator im Grunde nicht. Die Gäste der Disko gehen rein und raus wie es ihnen paßt. Wenn dir Tür groß genug ist. Solange die Kapazität des Kondensators groß genug ist, sprich Großraumdisko, solange stellt er auch für niederfrequente Signale keinen bedeutenden Widerstand dar.

Vielleicht mußt Du Dich auch nur von dem Gedanken verabschieden mit Wechselspannung gleich + und - Anteil. Vieleicht mal was zur Spannung selbst. Spannung ist nichts weiter wie ein Potentialunterschied. In welcher Höhe die Potentiale liegen ist erstmal dahin gestellt. Der Arduino hat nur max. 5V und Masse. Wir gehen nur immer erstmal bei Massepotential von 0 Volt aus. Weil alles in der Umgebung geerdet ist. Du kannst aber auch 5V erhalten indem Du auf der einen Seite 10V hast und auf der anderen Seite 15V. Dazwischen hängst Du zum Bsp. einen Lüfter. Der läuft dann mit dem Potentialunterschied von 5V.

[guntherb]

Wenn du so viel Probleme mit der Elektrik hast, dann ist es vielleicht besser, wenn du dir ein fertiges Audio Verstärker Modul kaufst. die gibts schon für kleines Geld.