Eberline Model E-520 Lautsprecher/Piezo anschließen

[Janni]

Moin!

Ich hab hier ein kleines Bastelprojekt. Hab diesen Eberline mit Kopfhörerausgang und momentan so eine externe Ludlum Pancake Sonde angeschlossen. Ich habe für das Gerät aber keinen Kopfhörer oder Lautsprecher. Ich hatte mal kurz so einen Standardkopfhörer mit Klinkenstecker einfach schräg an den BNC Anschluss dran gehalten und da hört man dann ganz leise die Klicks. Eigentlich möchte ich aber einen Lautsprecher bzw. Piezo anschließen.

Ein Piezo ist wahrscheinlich sogar besser. Habe aber gerade keinen da und hatte es erstmal mit einem Lautsprecher probiert, den hatte ich zuhause noch rumliegen. Für den Lautsprecher ist das Signal natürlich viel zu schwach, also hatte ich so eine kleine Verstärkerplatine dazwischen geschaltet. Die hatte ich tatsächlich auch noch zuhause herumliegen.

Jedenfalls kam dann auch Sound heraus, und zwar das typische Knacken wenn ein Puls kommt, aber leider überlagert von so einem anstrengenden Brummton. Ich hab dann mit dem Oszilloskop gemessen, was da denn so aus dem BNC Ausgang herauskommt. Es kommt ein seltsames sägezahnartiges Signal mit ganz kleiner Amplitude überlagert mit den Pulsen, die sehr kurz sind und deutlich größer in der Amplitude (negative Spannung).

Diese komische sägezahnartige Spannung hat eine Frequenz von etwa 680 Hz. Die Pulse, die ich eigentlich nur haben möchte haben eine länge von etwa 50 µs, davon der Kehrwert ist 20 kHz. Meine erste Idee war also, einen Hochpass dazwischen zu bauen. So richtig zufriedenstellend war das aber nicht. Dieser Brummton wurde zwar leiser, aber störte immer noch.

Letztendlich hatte ich dann eine andere Idee mit einem Komparator (LM 393). Ich hab mir dann eine Schaltung mit Stromversorgung durch eine 9V Batterie überlegt, mit der der LM393 mit der negativen Flanke eines Pulses bei -150 mV getriggert wird und wieder zurückschaltet, wenn der Puls zu Ende ist (also der Ausgang wieder oberhalb von -150 mV ist). Diese sägezahnartige Spannung wird damit komplett herausgefiltert, weil die ja sehr viel kleiner in der Amplitude ist. Außerdem habe ich dadurch ein komplett rechteckiges Signal.

Die Schaltung hatte ich zuerst mit LTSpice simuliert und danach auf einem Breadboard aufgebaut, um das in der Praxis zu testen. Das hat tatsächlich auf Anhieb geklappt. 

Dann hatte ich es richtig gelötet auf einer kleinen Platine. Das ist jetzt etwas gepfuscht. Ich hatte vorher kein Platinenlayout gemacht, sondern mal eben schnell alles so freestyle drauf gelötet. Also bitte jetzt nicht direkt auf Schönheit gucken. 

Jedenfalls funktioniert das so schon mal grundsätzlich. Man könnte das jetzt natürlich alles noch etwas schöner machen.

Das Gerät mit der Ludlum Sonde:

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Hier ist das sägezahnartige Störsignal:

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Hier mit Pulsen von einem kleinen Stück Uranerz:

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Ein Puls vergrößert (der ist hier bei -40mV abgeschnitten, das zeigt aber nur im Oszilloskop so komisch an, ich weiß nicht warum)

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Meine simulierte Schaltung in LTSpice:
Das grüne Signal ist das Eingangssignal (Störsignal + Puls, mit V1 + V2 nachgebaut, V3 ist die 9V Batterie), das blaue ist das Ausgangssignal

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Der Versuchsaufbau mit dem Breadboard:

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Der erste Versuch auf einer kleinen Platine:

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Das Ausgangssignal:

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Hier sind ja einige Elektronikexperten. Fragen und weitere Ideen:

Also erstens mal die Frage: Warum ist da überhaupt dieser Brummstörton überlagert mit den Pulsen? Ist da was defekt im Gerät oder soll das aus irgendwelchen Gründen so sein?

Der Sound ist jetzt relativ laut, aber irgendwie immer noch etwas blechern. Ich hatte auch schon das Verhältnis der beiden Widerstände da hinten am Ausgang geändert (anstatt dem dem 4,7k einen 2,2k Widerstand). Dann ist das Ausgangssignal größer, der Sound wird aber nicht wirklich lauter und da fehlt irgendwie immer noch ein bisschen der Bass. Liegt es am rechteckigen Ausgangssignal? Oder ist die Pulsdauer zu kurz? Ich glaube nicht dass es am Lautsprecher oder am Verstärker liegt. Die können schon mehr, das weiß ich von einem anderen Bastelprojekt.

Weitere Idee: Eigentlich kann man das ganze mit einem Piezo sehr viel stromsparender und platzsparender aufbauen und vielleicht ist der Sound sogar noch besser. Das würde ich gerne ausprobieren, einen Piezo habe ich aber gerade nicht da, den muss ich erst bestellen. Sehe ich das richtig, dass ich einen passiven Piezo brauche? Die Wechselspannung besteht ja im Grunde aus den Pulsen, also kommt die ja von außen. Welcher Piezo wäre denn gut dafür?

Laut Chatbot brauche ich mit einem Piezo vielleicht gar nicht die Verstärkerplatine. Es sollte schon bei einer 9V Batterie funktionieren, wenn ich den Piezo zwischen den LM393 Ausgang und GND schalte und zwischen Ausgang und 9V eine Pull-Up Widerstand. Könnte ich mir jetzt auch so vorstellen. Geht das so?

Hier haben bestimmt Leute noch Tipps und Erklärungen, die mein Halbwissen ergänzen. Bin immer offen für alle Tipps und Ideen, ich mache das alles um zu lernen. 

[megapull]

Ich hatte genau dasselbe Problem mit meinem Geigerzähler DP-75. Der hat keinen Lautsprecher, sondern nur einen einfachen Kopfhörerausgang, der überhaupt nicht verstärkt ist und sehr leise. Ein Freund von mir hat eine Verstärkerlösung gebaut, die den Ton lauter machte, aber ich hatte immer noch das gleiche Brummen im Hintergrund.

Ein polnischer Freund von mir hat das Problem jedoch gelöst und mir einen Schaltplan mit Erklärung geschickt. Ich glaube auch, dass einige günstige Türöffner eine sehr ähnliche Schaltung haben, die man so wiederverwenden kann.

Ich versuche, den Schaltplan/die Erklärung zu finden und hier zu posten. Vielleicht hilft es dir ja auch.

EDIT: Ich habe meinen Chatverlauf durchsucht und einige Bilder des Geräts gefunden. Ich glaube, genau das wird hier benötigt: Ein lauterer Piezolautsprecher an einem Geigerzähler, der keinen hat.

Anscheinend funktioniert es auch – ich poste den Schaltplan, sobald ich ihn habe.

[megapull]

Bisher habe ich Folgendes gefunden; es ist zwar für Mikrofone gedacht, funktioniert aber anscheinend auch hier: http://www.circuitdiagram.org/simple-mic-amplifier.html

Das laute Brummen wird durch die hohe Spannung verursacht, zumindest ist es bei einem DP-75, wie hier gezeigt, eindeutig darauf zurückzuführen: https://www.youtube.com/watch?v=vsF5dE6pWkg

Ich konnte das Brummen mäßig reduzieren, indem ich verschiedene Bluetooth-Lautsprecher mit integrierten Vorverstärkern auseinandergenommen und Teile davon verwendet habe.

[Radioquant98]

Hallo Janni,

nimm einen monostabilen Multivibrator mit etwa 100µS Ausgangsimpulslänge und achte darauf, daß er nur auf die schmalen großen Impulse triggert.
Das Hintergrundgeräusch stammt vom HV-Wandler, der bei alten Geräten oft im hörbaren Bereich liegt, aber mit wesentlich geringerer Amplitude doch gut wiedergegeben wird.
Der Monostabile ist egal ob mit Transistoren, oder ICs - am einfachsten einen 555 mit der Beschaltung:
https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,2251.0.html   Beitrag 8
Die eingezeichnete Auskopplung bei mir direkt vom OPV bringt bei dir das Hintergrundgeräusch mit. Geht also nur wenn das Geräusch außerhalb des Hörbereichs liegt.
Der 555 treibt dir auch einen niederohmigen Lautsprecher , der über einen Elko 5...20µ angeschlossen wird.

Viele Grüße
Bernd

[Janni]

Danke für eure Tipps und Erklärungen! Jetzt weiß ich jedenfalls, dass das nervige Brummsignal von der Hochspannung kommt. 
Außerdem weiß ich jetzt, dass der Puls von der Zeitdauer her zu kurz ist. Ich hatte ja sogar schon in die Richtung gedacht, aber irgendwie war ich auch nicht so richtig sicher...

Jedenfalls habe ich jetzt vorhin dann mal eine Schaltung mit einer monostabilen Kippstufe mit einem NE555 mit LTSpice simuliert und in der Simulation funktioniert es. Hab jetzt einfach mal einen Ausgangsimpuls von etwa 200µs mit R3 und C3 eingestellt.

Ich hatte es auch vorhin schon auf dem Breadboard aufgebaut, bisher funktioniert das aber nicht so hundertprozentig. Ich denke aber, das liegt an schlechten Kontakten und zu viel Pfusch, hab es nur mal eben auf die schnelle gemacht. Ich werde das mal auf eine Platine löten, das ist etwas ordentlicher.

Hier meine erweiterte Schaltung mit Simulation:

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R6 hatte ich auch noch auf 2,2kOhm geändert, damit das grüne Signal größer ist, jetzt 4,5V. Also das grüne ist das Signal das aus dem LM2903B aus dem Ausgang herauskommt. Mit dem gehe ich dann auf den Triggereingang (Pin 2) vom NE555, und das blaue ist das Ausgangssignal (Pin 3) vom NE555. Das ist invertiert zu dem grünen und dauert etwa 200µs.

Jetzt erst mal genug für heute, ich werde weiter berichten. Tipps, Kommentare und Korrekturen immer gerne willkommen.