Lautsprecher mit Arduino ansteuern

Ich mach' das so:

(Bitte die Pin-Bezeichnungen am Transistor ignorieren - Die sind wahrscheinlich nicht richtig)

Ist direkt vom Sinclair ZX Spectrum abgekupfert. Transistor geht irgendein WGDI-Typ (was grad da ist).

Wahrscheinlich hält ein Arduino-Port ein 1W-Lautsprecherchen sogar auch ohne Transistor aus.

Zitat von detlef

Wo ist der R1 am oberen Ende angeschlossen?

Und könnte man hier einfach noch ein Poti in Reihe zum Laustrecher einbauen?

5V, hat der Snipper leider abgeschnibbelt...

Poti kannst du einbauen.

Zitat von tofro

hat der Snipper leider abgeschnibbelt...

Aber nur in der Vorschau. Auf Bild klicken zeigt alles.

Zitat von detlef

Der BC 537 scheint nicht so gängig zu sein. Nicht mal Reichelt hat den. Kann man da irgendwas gängigeres nehmen?

Ist ein TUN (Transistor Universal NPN). Hier findest Du eine Liste: https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor-Übersicht

Zitat von tofro

Wahrscheinlich hält ein Arduino-Port ein 1W-Lautsprecherchen sogar auch ohne Transistor aus.

Da wäre ich vorsichtig. Induktivitäten direkt an IO-Pin sind i.A. keine gute Idee.

Zitat von tofro

Ich mach' das so:

Ich würde in den Emitter-Pfad noch einen Widerstand einsetzen (also vor oder nach dem LS1), 10R oder so. Je nach Lautsprechertyp könnten da sonst unangenehme Ströme fließen.

Zitat von detlef

Zitat von tante ju

Ist ein TUN (Transistor Universal NPN). Hier findest Du eine Liste: https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor-Übersicht

Die Liste sagt mir leider überhaupt nichts. Kann ich jeden x-beliebigen NPN-Transistor nehmen?

Ich hatte auf alltransistors.com geschaut und da wurde kein Ersatztyp angezeigt. Also jedenfalls kein BC-Typ.

Mir war nur aufgefallen, dass Ic-max mit 1A angegeben ist. Die anderen haben alle 0,1A.

Ja, ist unkritisch. Schaust in die Tabelle und nimmst den, den Du bekommen kannst. Bei 9V und 8Ω LS und 10Ω Widerstand, hast Du maximal 0,5A Ic. (I=U/R ... 9V/(8Ω+10Ω). Musst also entweder passenden Typ nehmen oder anderen LS oder größeren Widerstand. BC337 kann 0,8A und kostet 0,05€ bei Reichelt.

Zitat von detlef

Ok, wichtige Info. Größerer Widerstand bedeutet aber auch geringere Lautstärke, oder?

Also je größer Ic, um so lauter? Stimmt die Logik?

Einen BC337 hätte ich sogar in der Bastelkiste.

Im Prinzip stimmt das.

Ich weiss nicht, obs hilfreich ist - oder nur als Grundidee reichen koennte, aber bei der ESP32 FabGL Hardware (also auch VGA32) ist der Audioteil so aufgebaut:

Zitat von guidol

Ich weiss nicht, obs hilfreich ist - oder nur als Grundidee reichen koennte, aber bei der ESP32 FabGL Hardware (also auch VGA32) ist der Audioteil so aufgebaut:

Das ist Line Out, also nicht direkt auf Lautsprecher. Kannst kleine Aktivbox dran hängen oder halt Verstärker.

Meine Empfehlung ist das hier:

PAM8403 digitaler Mini Audio Verstärker 2x 3 Watt DC 5V Leistungsverstärkerplatine mit Potentiometer für DIY Lautsprecher und Kopfhörer

Der AZ-Delivery Mini PAM8403 ist ein kleiner 3 Watt Verstärker, der die Funktion hat einen digitalen Chip hervorzuheben. Die Betriebsspannung beträgt 5V, ein…

www.az-delivery.de

2x3W Digitalverstärker. Hab ich z.B. am NDR Computer direkt auf der Soundkarte. Braucht Masse, +5V, Input von der Soundquelle und direkten Anschluß an den/die Lautsprecher. Ist zwar Stereo, muß man aber nicht nutzen.

Ich hab noch genug davon. Wenn Du mir Deine Adresse gibst, schick ich Dir einfach einen.

Zitat von Creep

2x3W Digitalverstärker. Hab ich z.B. am NDR Computer direkt auf der Soundkarte. Braucht Masse, +5V, Input von der Soundquelle und direkten Anschluß an den/die Lautsprecher. Ist zwar Stereo, muß man aber nicht nutzen.

Der ist ja interessant!!! Ich habe Pegelprobleme mit meinem ZX81 Clone und meinem Casio FX-750P. Bei beiden ist das Ausgangssignal zu schwach um es erfolgreich aufzuzeichnen - da wäre dieser Verstärker vielleicht die Rettung!!!???!!!

:)Franky

Zitat von tofro

Wahrscheinlich hält ein Arduino-Port ein 1W-Lautsprecherchen sogar auch ohne Transistor aus.

Ähm, nee, glaub ich nicht.

Maximal 20mA Dauerbelastung bei 5V gibt nur 0,1 Watt.

Mal davon abgesehen, so robust ein Atmel Ausgang auch sein mag, eine induktive Last mag er nicht besonders gern.

Zitat von detlef

Welche Funktion hat die Diode? Die habe ich in keiner der anderen Schaltungen gesehen.

Die hat zwei Wirkungen: Zum einen sorgt sie dafür, daß der Transistor keine vollen 5V abbekommt, sondern max 4,3V. Und zudem sorgt sie dafür, daß keine 9V über die CB-Strecke des Transistors Richtung IO-Pin fließen können und den zerstören.

Grundsätzlich sind Transistorschaltungen nicht so mystisch, wie sie gerne dargestellt werden. Gibt da ein paar Grundschaltungen und der Rest ist einfach eine Kombination von denen. Es wird aber ganz gerne simplifiziert. Also üblicherweise findest Du in den Grundschaltungen an der Basis zwei oder drei Widerstände. Um den Arbeitspunkt richtig einzustellen und vor zu hohen Strömen zu schützen. Wenn aber alles drumrum stimmt, dann kann man da auch mal drauf verzichten. Oder wenn man, wie in diesem Fall, den Transistor eigentlich nur als Schalter verwendet, dann ist dir die Verstärkung und damit auch der Arbeitspunkt ziemlich egal. So aus der Hüfte könnte man am Arduino evtl. sogar den Pull-Up-Widerstand in der Transistorschaltung einsparen, weil der AVR einen drin hat. Muß man dann halt in der Software dran denken, den einzuschalten. Ist nicht sauber und birgt Risiken, aber halt quick&dirty.

Den 10R-Widerstand, den ich vorschlug, würde ich auch nur als Sicherheit einbauen. Bin mir sicher, Du kannst die Schaltung auch ohne den aufbauen und es wird funktionieren. Kann Dir aber passieren, daß unter bestimmten Umständen der Transistor Rauchzeichen geben wird. So lange diese speziellen Umstände nicht auftauchen, ist alles gut. Aus diesem Grund verzichten viele (ich auch) niemals auf Basis-Vorwiderstand für einen Transistor. Manche nennen das übervorsichtig.

Wenn es dann an die Massenproduktion geht, dann wird über jeden einzelnen Widerstand diskutiert. Genauso wie über Ausrichtung jedes einzelnen Bauteils. Denn jedes Teil kostet Geld und jede Bewegung oder Kopfdrehung im Bestücker kostet Zeit und reduziert damit die Anzahl der pro Band und Zeiteinheit fertigbaren Platinen. Damit hat jedes Bauteil mehrere Kosten in der Kalkulation. Da wird schonmal Risikoabwägung betrieben, ob es in Gesamtschau günstiger ist, einen Schutzwiderstand drin zu lassen oder 0,x% der Geräte einen frühen Tod sterben zu lassen. Je höher die Marge an den Geräten, desto eher wurden solche Teile weggelassen (ich war in den 90ern in der Entwicklung für Massenprodukte, kann sein, daß es heute etwas anders ist). Wenn Du Dir solche Schaltpläne anschaust, dann bist Du zu Recht verwirrt, weil Du ja die ganzen Betrachtungen drumrum nicht kennst.

Zitat von Franky

da wäre dieser Verstärker vielleicht die Rettung!!!???!!!

Jo, diese kleinen Module sind super. Die gibts bei den üblichen Verdächtigen (Amazon, ebay) in 2 Ausführungen, einmal PAM8403 (2x3W) und dann noch die großen PAM8610, die machen sogar 2x10W.

Weit mehr als jeder Retrocomputer haben will, damit kann man sich indoor schon das Trommelfell rausbrennen.

Weniger für Retrocomputer, aber für Bastler auch extrem interessant: MAX98357 basierte Module. Die haben einen digitalen Eingang via I2S, nehmen also direkt PCM Audiodaten an und verstärken die passend für einen Lautsprecher ohne Umweg über ein analoges Signal. Sehr stromsparend, störunanfällig, etc.

Lässt sich dann z.B. von den beliebten ESP32 prima ohne weitere Komponenten ansteuern -- einfach anklemmen, Rest ist Software.

Zitat von detlef

Deswegen die Idee mit 9 Volt. Das habe ich gestern Abend getestet und das war ok. Aber dann brauche ich noch das Poti. Und so kleine Werte sind auch nicht leicht zu finden.

Häng in den Eingangspfad einen Kondensator (keinen Elko), so mit 1µF. Also zwischen dem Port und dem Label "Port" oben im Schaltplan. Der entkoppelt Gleichstrom. Dann den Pullup-Widerstand (den 2k7) vergrößern und ein Poti von der Signalleitung nach Masse. Pi mal Daumen: Poti-Widerstand doppelt so groß wie Pullup, besser größer.

Dann hast Du einen Spannungsteiler, der den Pegel reduziert. Das bringt dich in den Arbeitsbereich des Transistors und damit in die Verstärkungskurve. Eine Änderung am Poti ändert also auch den Pegel am Lautsprecher. Damit kannst Du 10k Poti verwenden. Je nach Transistor ein wenig mit den Werten spielen. Der Kondensator sorgt dafür, daß der Pegel des Spannungsteilers nicht über den IO-Pin abfließt. Passiert nix, wenn Du den weglässt, so lange die Widerstände groß genug sind.

Ich hatte den Kosmos Radiomann. Der war anscheinend besser

Eigentlich ist das alles ganz einfach. Vermutlich weißt Du das auch, traust dich nur nicht.

Kennst Du eine Wasserstrahlpumpe? Das ist letztlich nicht viel anderes als ein Rohr mit Wasseranschluß an einer Seite und Abfluss an der anderen Seite. In dieses Rohr hat man jetzt in Flussrichtung ein weiteres Rohr gesteckt. Was nun passiert ist folgendes: Drehst Du den Wasserhahn auf, fließt Wasser durch das äußere Rohr. Es umfließt das darin eingesteckte Rohr und kommt dann auf der anderen Seite raus. Dabei entsteht an dem umflossenen inneren Rohr ein Unterdruck. Das Wasser kann nur in eine Richtung fließen, und reißt alles mit, was nicht fest ist. Auch die Luftmoleküle in dem eigentlich leeren inneren Rohr. Am äußeren Ende dieses eingesteckten Rohres entsteht dadurch ein Unterdruck. Eine Saugwirkung entsteht. Die ist, je nach Aufbau, so stark, daß Du damit einen Behälter evakuieren kannst, also Vakuum.

Dieses Prinzip musst Du Dir auch beim Transistor vorstellen.

Beim NPN fließt Strom von der Basis zum Emitter. Dieser Strom multipliziert mit der Verstärkung bestimmt den Strom am Kollektor, der auch zum Emitter fließt. (Damit ist am Emitter der Strom Ib+Ic, weil ja beide Ströme durch den Emitter fließen).

Ds ist eigentlich alles. Der Rest ist ohmsches Gesetz. Zumindest Großteil.

So ein PN-Übergang in Silizium kommt ja auch in einer Silizium-Diode vor. Die leitet so ab etwa 0,7V. Also damit ein Ib, Basisstrom, fließt, muß die Basis etwa 0,7V höhere Spannung haben als der Emitter. In einer Emitter-Schaltung, wie hier bei dem Verstärker, ist die Last im Emitter-Zweig. Dieser Basisstrom fließt also durch die Last. Und das bedeutet, es fällt eine Spannung ab. Sagen wir mal, bei dem kleinen Basisstrom, da fallen 0,1V ab. Also hat der Emitter nicht mehr 0V sondern 0,1V. Die Basis muß also 0,8V haben. Das ganze wird sich auf einen Wert einspielen. Jetzt knallst Du eine Versorgung an den Kollektor. Also fließt, sobald ein Ib fließt, auch ein Ic, also Strom durch den Kollektor. Ib*Verstärkung=Ic (beim Arbeitspunkt). Der Strom fließt auch durch den Emitter und die Last. U=R*I. Pegel vom Emitter steigt an. Ib fällt. Bis Gleichgewicht eingestellt ist.

Weil halt der Ib in diesem Fall nicht nur den Ic bestimmt sondern auch die Spannung Emitter-GND, nennt man das Strom-Spannungsverstärkung. Wichtig ist nur, daß die Basisspannung hoch genug gehen kann. Bei irgendwas über 1,2V an der Basis gegenüber Emitter (Ube) geht der Transistor in Sättigung. Das würde bei der Wasserstrahlpumpe bedeuten, daß man mehr Wasser eindrückt als am Ausgang rausgehen können. Es würde also auch Wasser in das Saugrohr gedrückt. in der Emitterschaltung steigt ja der Pegel am Emitter mit steigendem Strom durch die Basis an. Ube wird also auch bei 5V vom Arduino schwer über 1,2V kommen, bei entsprechender Last.

Bei einer Kollektorschaltung, die nutzt man gerne um LEDs oder so anzusteuern, wäre der Emitter fest auf GND. Der Basisstrom würde also nur den Strom durch den Kollektor bestimmen. Stromverstärkung. LEDs leuchten entsprechend des Stroms. Deswegen ideal dafür. Da würde das 5V Signal an der Basis den Transistor nicht nur in die Sättigung bringen, sondern auch drüber hinaus (Monty Pythons Pfefferminzplättchen). Da ist ein Vorwiderstand, also einer der zwischen Port und Basis hängt, nahezu unverzichtbar.

Kann man alles noch viel genauer und spezifischer erklären. Aber für das Grundverständnis und eigene Experimente reicht das doch schon.

Zitat von detlef

Didaktisch waren diese Experimentierkästen absoluter Mist. So wie hier in diesem Thread wäre es viel sinnvoller gewesen, sich mal einen Transistor vorzunehmen und damit zu experimentieren. Transistor als Schalter, Transistor als Verstärker, wie stellt man den Arbeitspunkt ein. Wir bauen mal hier ein Poti ein, oder hier. Und schauen was passiert.

So unterschiedlich sind die Erfahrungen mit den Philips-EE-Kästen - die fand / finde ich gut der Flexibilität wegen. Du hast allerdings in einem Punkt Recht: die Anleitungen sind für Anfänger keine leichte Kost. Und ich habe mit meinen 14 / 15 Jahren damals auch noch nicht viel verstanden, aber mit dem C64 zusammen war mein Interesse für die Elektronik geweckt. Das hat meinen Berufswunsch etwas in der Richtung zu machen entsprechend beeinflusst. Ich habe dann bei SIEMENS meine Lehre zum Kommunikationselektroniker Fachrichtung Telekommunikation (der Nachfolger des ehrwürdigen Fernmelde-Handwerkers) gemacht. Bei meinen ersten Elektronik-Gehversuchen habe ich mit Sicherheit ein paar dutzend Bauteile geschrottet und geröstet... selbst heute passiert das hin und wieder noch... ...

Du hast mit noch etwas Recht: das Forum hier ist in jeder Hinsicht eine Wissens-Goldgrube, mit der ich auch noch weiter lernen kann und darf...

Zitat von tante ju

Kennst Du eine Wasserstrahlpumpe? Das ist letztlich nicht viel anderes als ein Rohr mit Wasseranschluß an einer Seite und Abfluss an der anderen Seite. In dieses Rohr hat man jetzt in Flussrichtung ein weiteres Rohr gesteckt. Was nun passiert ist folgendes: Drehst Du den Wasserhahn auf, fließt Wasser durch das äußere Rohr. Es umfließt das darin eingesteckte Rohr und kommt dann auf der anderen Seite raus. Dabei entsteht an dem umflossenen inneren Rohr ein Unterdruck. Das Wasser kann nur in eine Richtung fließen, und reißt alles mit, was nicht fest ist. Auch die Luftmoleküle in dem eigentlich leeren inneren Rohr. Am äußeren Ende dieses eingesteckten Rohres entsteht dadurch ein Unterdruck. Eine Saugwirkung entsteht.

Als ehemaliger Feuerwehrmann der Freiwilligen Feuerwehr muss ich dir sagen: das Funktioniert auch dann, wenn du das innere, dünnere Strahlrohr mit Wasser beschickst. Dann lässt sich sogar der Verstärkungs-Faktor mit den Schlauchdurchmessern darstellen...

Am Beispiel der Wasserstrahl-Pumpe B-A: B-Rohr Zulauf mit 400l bei 8 Bar fördern 1200l im A-Rohr-Abgang. Verstärkungs-Faktor: 3...

Auch die Beispielrechnung des Stroms lässt sich nachvollziehen: 400l Steuerstrom (Basis) + 1200l (Kollektor) gesteuerter Strom = 1600l (Emitter) Gesammt-Strom... Vergleichbar mit einem Leistungstransistor 2N3055...

Wasserstrahlpumpe (Wikipedia)

Bildquelle: Wikipedia

In dem Zusammenhang hat der Berufsschullehrer, den ich damals während der Lehre bei Siemens hatte, erklärt, wie eine Diode funktioniert anhand eines Rückschlag-Ventils: in Durchlassrichtung hat das Ventil die Anode auf der hören Druck-Seite und die Kathode auf der Seite dem niedrigen Druck - Sie lässt Wasser durch den Trichter des "K"s fließen . In Sperr-Richtung hat das Ventil die Kathode am hören Druck und die Anode auf Seite mit dem niedrigen Druck. Das Wasser drückt sozusagen gegen das "K"...

(-del-)

Zitat von detlef

...

Ich hatte als Jugendlicher einen Philips Exerimentierkasten (mehrere sogar), mit dem man alle möglichen tollen Schaltungen aufbauen konnte.

...

Didaktisch waren diese Experimentierkästen absoluter Mist.

...

Ich hatte als Jugendlicher auch Philips Experimentierkästen und ich kann die Erfahrung nicht bestätigen. In den Anleitungsbüchern wurden alle Bauteile ausführlich beschrieben und Schritt für Schritt zum Nachbauen die Funktion erklärt. Allein für den Transistor sind 18 Seiten mit 25 Schaltungen zum Nachbauen enthalten (Ich hab das Buch immer noch). Ich hab dann noch Bücher über Transistoren, LED usw. gekauft und auch gleich entsprechende Elektronikteile (wenn wir die nicht aus alten Fernsehern o.ä. ausgelötet haben) um dann Schaltungen nachzubauen und anzupassen. Mich haben diese Kästen begeistert und ich habe damit viel gelernt. Das war für mich die Grundlage meiner beruflichen Ausrichtung.