Schulprojekt: Klingel ( Lautsprecher; Ne555)

[jannisch]

Hallo zusammen,

wir haben in unserem Wahlpflichtfach Physik das Thema "Klingel".
Dazu haben wir zwei 5W Computerboxen auseinandergebaut.

Nun gibt es einen Audioeingang und einen Stromanschluss an den Lautsprechern.
Die Aufgabe ist es mit dieser Klingel verschiedene saubere Töne zu erzeugen.
Unser Lehrer meinte, dass wir für das Erzeugen des Wechselstroms für den Audioeingang einen Ne555, verschiedene Widerstände und Kondensatoren benötigen.

Wir gehen in die 8. Klasse und haben daher wenig Ahnung von Schaltplänen und Widerständen.
Unsere Frage ist nun:

Wie und womit können wir den Lautsprechern verschiedene Töne entlocken?

Vielen Dank

 

[AgentBRD]

Um es ganz einfach auszudrücken: Über die Frequenz.
Umso Höher die Frequenz, umso höher der Ton. Punkt.

Ein Lautsprecher ist ein schwingendes Bauteil, das - wenn in Schwingung - Schall erzeugt. Eigentlich ganz einfach.
Und ja: Mit einem NE555 kann man das bewerkstelligen. Wie man einen einfachen Schwingkreis aufbaut, ist euch sicher klar. Nun braucht ihr nur noch einen Wechselschalter um verschiedene Frequenzen (die durch die Konfiguration der Kondensatoren und Widerstände festgelegt werden) zu wählen - und schon seid ihr fertig. Der NE555 wird dabei als einfacher Pulsgenerator eingesetzt.

Empfehlenswert ist, dass ihr euch mal das Datenblatt des NE555 beschafft (NE555 Datasheet). Darin steht alles, was ihr dazu braucht. Behämmert scheint ihr nicht zu sein, das bekommt ihr ganz sicher hin. Wenn ihr euch mit dem Datenblatt beschäftigt, wird euch auch sicher einleuchten, wie einfach das ist.

Hilft euch die Antwort weiter?

 

[patois]

Hallo zusammen,

wir haben in unserem Wahlpflichtfach Physik das Thema "Klingel".
Dazu haben wir zwei 5W Computerboxen auseinandergebaut.

Nun gibt es einen Audioeingang und einen Stromanschluss an den Lautsprechern.
Die Aufgabe ist es mit dieser Klingel verschiedene saubere Töne zu erzeugen.
Unser Lehrer meinte, dass wir für das Erzeugen des Wechselstroms für den Audioeingang einen Ne555, verschiedene Widerstände und Kondensatoren benötigen.

Wir gehen in die 8. Klasse und haben daher wenig Ahnung von Schaltplänen und Widerständen.
Unsere Frage ist nun:

Wie und womit können wir den Lautsprechern verschiedene Töne entlocken?

Vielen Dank

:?: Warum folgt ihr nicht dem Ratschlag eures Lehrers und baut euch mittels des TIMER-Bausteins 555 einen astabilen Multivibrator zur Erzeugung der Tonfrequenz.

Man sollte als Neuling in der Handhabung des NE555 mit einer einfachen Schaltung beginnen, die nur eine Frequenz erzeugt.

Sobald diese Grundschaltung funktioniert, kann man sich überlegen, ob man durch Umschaltung, bzw. Parallelschaltung bestimmter frequenzbestimmender Bauteile dem NE555 noch andere Tonfrequenzen entlocken kann.

Zu diesem Zweck, bzw. um die Hintergründe zu dieser Angelegenheit besser verstehen zu können, solltet ihr euch unbedingt -wie "AgentBRD" bereits gefordert hat- die Datenblätter für den Timerbaustein 555 besorgen.

Es gibt auch sehr gute Tutorials (Beschreibungen) der Arbeitsweise des 555 im Internet. Ihr solltet unbedingt verstehen, wie der 555 intern arbeitet, damit ihr den Baustein extern für unterschiedliche Zwecke beschalten könnt.

http://www.sentex.ca/~mec1995/gadgets/555/555.html


Schaltbild eines astabilen MV

http://s21.postimg.org/mybmfmygz/Basic_AMV.jpg

Bei der Anpassung des AMV-Signals an die bei euch vorhandene Lautsprecher-Endstufe wird euch sicher euer Lehrer hilfreich zur Seite stehen.

Falls gewünscht, können Fragen auch über PN diskutiert werden, da das Thema wohl nicht für alle leutz in diesem Forum interessant ist.

Greetz
Patois

 

[wechselstromer]

Hier ist auch eine ganz interessante Seite zu diesem Thema:

http://www.elektronik-kompendium.de/sit ... 310131.htm

Viele Grüße

quali

 

[patois]

:lol:

Die Seite, auf welche "wechselstromer" hinweist, hat den großen Vorteil in deutscher Sprache abgefasst zu sein.

Vielleicht hört man dann doch nochmal etwas von den Fragestellern ... :wink:

Patois

 

[patois]

............

Unsere Frage ist nun:

Wie und womit können wir den Lautsprechern verschiedene Töne entlocken?

Vielen Dank

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Vielleicht muss man die Frage derart interpretieren, dass die Fragesteller auch nach Alternativen zum Vorschlag des Lehrers (NE555) suchen.

Wer hautnah beim Generieren einer Tonfrequenz dabei sein möchte,
könnte einmal folgende Schaltung aufbauen, die einen astabilen Multivibrator in Transistor-Technik zeigt:

http://s17.postimg.org/m0vk7turf/AMV_transistorisiert.jpg

Greetz
Patois

 

[jannisch]

Erstmal vielen Dank für die schnellen Antworten...

Wir möchten den Schwingkreis nach dem Vorschlag unseres Lehrers aufbauen.
Problem ist nur, dass wir nicht wissen wie man einen einfachen Schwingkreis aufbaut und welche Teile wir außer dem Ne555 benötigen.

Wir können anhand der gefundenen Seiten auch nicht nachvollziehen, wie der schon gekaufte Ne555 funktioniert.
Es wäre nett, wenn ihr uns es möglichst einfach erklären oder auf entsprechende deutsche Seiten verweisen könntet.

Gruß

Mats+Jan

 

[patois]

Einfachster AMV mit TIMER 555

.
http://s21.postimg.org/wdyw2drfn/AMV_Basic_01.jpg

Eine Schaltung für einen einfachen "Astabilen Multivibrator" benötigt zwei Widerstände und zwei Kondensatoren,
sowie den TIMER-Baustein 555.

Die Bauteile R1, R2 und C1 sind die frequenzbestimmenden Teile der Schaltung.

Im nächsten Abschnitt wird der AMV-Schaltung noch eine Diode hinzugefügt,
und die Zeitkonstanten sollten erklärt werden.

Patois

 

[patois]

Verbesserte AMV-Schaltung (Tastverhältnis 50%)

.
http://s9.postimg.org/wsoj94nbv/AMV_Basic_02.jpg


Da die Diode D1 den Widerstand R2 beim Laden des Kondensators überbrückt,
erhält man für die Ladung von C1 die Gleichung:

t1 = 0,69 * (R1 * C1)

Auf das Entladen des Kondensators hat die Diode D1 keinen Einfluß,
daher erhält man für die Entladung von C1 die Gleichung:

t2 = 0,69 * (R2 * C1)

Hat man vor eine Tonfrequenz zu erzeugen, sollte man ein Tastverhältnis von 50% anstreben.
Das bedeutet, dass t1 = t2 werden müsste, was dadurch erreicht wird, dass R1 = R2 gewählt wird.

Beispiel:

Für die vorliegende Schaltung ist folgende Gleichung gültig:

--------- 1,44
f = ------------------
----(R1 + R2) * C1

Da das Tastverhältnis 50% werden soll, setzt man R1 = R2 = R

--------- 1,44
f = ------------------
----(R + R) * C1

woraus folgt:

--------- 1,44
f = ------------------
------( 2R ) * C1

Setzt man zur Berechnung der Frequenz f die Werte R = 68kOhm und C = 0,01µF in die Gleichung ein, dann ergibt sich

------- 1,44
f = -------------------- =~ 1,059 kHz
----( 2*68 ) * 0,01


Patois

 

[patois]

Vielleicht mal LINK zu Williamson-Labs aufrufen

.....

Wir können anhand der gefundenen Seiten auch nicht nachvollziehen, wie der schon gekaufte Ne555 funktioniert.
Es wäre nett, wenn ihr uns es möglichst einfach erklären oder auf entsprechende deutsche Seiten verweisen könntet.

Gruß

Mats+Jan

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Da es ziemlich zeitraubend ist die Funktionsweise des 555 zu erklären, versuche ich mit allen Mitteln mich um diese Aufgabe zu drücken. Bitte ruft den nachfolgenden LINK auf und seht euch die "555 Animation" an. Man startet diese Animation mit einem Klick auf die maushaltende Hand hinter dem Wort "Click". Mit den blau geschriebenen Wörtern Fast, Med, Slow und Very Slow kann man das Ablauftempo der Animation steuern.

http://www.williamson-labs.com/555-toc.htm#top

Falls trotzdem noch Fragen offen bleiben sollten,
können wir diese später immer noch gezielt herausziehen und besprechen.

Greetz
Patois

 

[patois]

Tonfrequenz variabel

.
http://s7.postimg.org/9pxerp0rb/astable_f_variable.jpg

Frequenzvariabler Multivibrator

 

[patois]

Innenleben der Computerboxen

Hallo zusammen,

wir haben in unserem Wahlpflichtfach Physik das Thema "Klingel".
Dazu haben wir zwei 5W Computerboxen auseinandergebaut.

Nun gibt es einen Audioeingang und einen Stromanschluss an den Lautsprechern.

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Wenn die "Computerboxen" auseinandergebaut wurden, sollten eigentlich auch Schaltpläne erstellt worden sein.

Was damit gemeint ist, kann man an folgendem vereinfachten Schaltschema erkennen:

http://s22.postimg.org/nlpx687dp/PC_Lautsprecher_Innenleben.jpg

Wichtig ist die Kenntnis des Innenlebens der Computerboxen, damit man den Tonfrequenz-Generator (NE555) an die Bedürfnisse der Lautsprecher-Schaltung anpassen kann.

Das abgebildete Schaltschema ist nur eine fiktive Darstellung.

Frage: wurde im Unterricht die Schaltung und ihre Bauelemente aufgezeichnet?

Patois

 

[jannisch]

Nein, wir sind die einzigen, die es so versuchen.
Die meisten Gruppen bauen eine mechanische Klingel.
Hilft es dir weiter, wenn ich dir einen Link zu den Boxen gebe?
Nächste Woche ist schon Abgabe.
Ich werde Morgen nochmal zu Conrad fahren.
Wie kommst du auf die 1,44 im Zähler?
Welche Frequenz wäre für eine Klingel geeignet?
Wie erzeugen wir nun verschiedene Töne? Verstellbare Widerstände?
Was für ein Steckbrett könnte man für diese Schaltung verwenden?

MfG Jan

 

[patois]

Nein, wir sind die einzigen, die es so versuchen.
Die meisten Gruppen bauen eine mechanische Klingel.
Hilft es dir weiter, wenn ich dir einen Link zu den Boxen gebe?

LINK zu den Boxen wäre besser als garnichts, besser wäre jedoch ein Schaltplan der Boxen.

Nächste Woche ist schon Abgabe.
Ich werde Morgen nochmal zu Conrad fahren.
Wie kommst du auf die 1,44 im Zähler?

Dieser Wert entsteht, wenn man die Gleichung für die Frequenz aus den Gleichungen für die Zeitkonstanten herleitet:

Da die Diode D1 den Widerstand R2 beim Laden des Kondensators überbrückt,
erhält man für die Ladung von C1 die Gleichung:

t1 = 0,69 * (R1 * C1)

Auf das Entladen des Kondensators hat die Diode D1 keinen Einfluß,
daher erhält man für die Entladung von C1 die Gleichung:

t2 = 0,69 * (R2 * C1)

Es ist 1,44 = 1 / 0,69

Welche Frequenz wäre für eine Klingel geeignet?

Es irritiert mich ein wenig, dass du von einer Klingel sprichst; du willst den Klingelton schon mit dem Lautsprecher erzeugen, und nicht die Spule einer Klingel ansteuern?
Sehr gut hörbar wäre die Frequenz von 1kHz, angenehmer wäre jedoch die Frequenz 800 Hz.

Wie erzeugen wir nun verschiedene Töne? Verstellbare Widerstände?

Da die Zeitkonstanten sowohl von R als auch von C abhängen, kann man verschiedene Frequenzen entweder durch Zuschaltung von Widerständen oder auch durch Zuschaltung von Kondensatoren erzeugen. (siehe Bild)

Was für ein Steckbrett könnte man für diese Schaltung verwenden?

Nun, das Steckbrett sollte groß genug sein, um alle Bauteile des AMV aufnehmen zu können.
Ansonsten ist es wohl eher eine Frage des Geldbeutels ... :wink:

MfG Jan

http://s17.postimg.org/efk803e2z/AMV_3_Freq.jpg


Beide Schalter offen = Grundfrequenz des AMV

.

 

[jannisch]

techsolo Multimedia Speaker TL-2030
Impedance 4 Ohm

Würde das gehen:

Aufbau: http://postimg.org/image/wdyw2drfn/

R1+R2 verstellbar 1-100 kOhm

Widerstand: 0.1 µF

1.44 : (2*1*0.1) = 7200Hz
1.44 : (2*100*0.1) = 72Hz

Man müsste nur beide Widerstände gleich einstellen, oder?
Kennst du einen passenden Widerstand von Conrad?
Bitte um schnelle Antwort, weil ich gleich los möchte.

 

[patois]

Hallo zusammen,

Dazu haben wir zwei 5W Computerboxen auseinandergebaut.

Nun gibt es einen Audioeingang und einen Stromanschluss an den Lautsprechern.

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Stimmen diese deine Angaben, oder ist da ein USB-Stecker dran :?:

Im Internet wird der Techsolo Multimedia Speaker TL-2030 immer mit einem USB-Anschluß angeboten.

Sollte tatsächlich ein USB-Stecker und somit ein USB-Signal vorhanden sein,
musst du dir Vorort jemand suchen, der die PC-Box-Platine so umstricken kann,
dass man das NE555 Signal anschließen kann.

In der Verwandtschaft kein Fernseh-Meister zu finden, der sich das mal ansehen könnte?

Momentan sehe ich sehr schwarz für euer Projekt.

Kannst du mal Fotos von der Platine machen?

:cry: Patois

 

[jannisch]

Ja, da ist ein USB-Anschluss und ein Audioanschluss gewesen.
Foto kann ich momentan leider keins machen, ist in der Schule.
Ansonsten lassen wir die Platine weg und schließen die Lautsprecher so an.
Dann würde doch nur die Lautstärkeregelung fehlen, oder?

Hier ein Foto von den heute gekauften Teilen:
http://s14.directupload.net/images/130511/69i8sawv.jpg

Dabei ist ein Potentiometer, der beide Widerstände bis 100kOhm regelt.

 

[patois]

Lade- und Entladekurve von C1

.
http://s22.postimg.org/vqugwehl9/AMV_Doppelpoti.jpg

Das obige Bild zeigt die Kurvenform des Ausgangssignals des NE555.

Die Schaltung wurde mit den Werten deiner Bauteile simuliert.

Um die Ladekurve und die Entladekurve gleich lang zu machen, war vorgeschlagen worden, eine zusätzlich Diode der Schaltung hinzuzufügen.

Tscha, so sieht die Chose jetzt ohne Diode aus.

Patois

 

[patois]

AMV durch Diode verbessert

.

http://s7.postimg.org/4vddm9o1j/AMV_diode_doppelpoti.jpg

Durch das Hinzufügen der Diode wird erreicht, dass der NE555 ein Ausgangssignal mit dem Tastverhält ~ 50% erzeugt.

 

[jannisch]

Diese LED haben wir schon. Würde es mit der gehen?:
http://www.conrad.de/ce/de/product/1845 ... -mm-11-mcd

Müssen wir die Lautsprecher nun ohne die Platine anschließen?
Welche Spannung hält diese Schaltung aus? Wir dachten an 4,5V.
An dem gekauften Poti sind 6 Anschlüsse für die beiden Widerstände.
Wie können wir die anlöten?