Hydrophon - schlechte Bedingungen

Hallo;

Ich habe ein Problem bezüglich der Konstruktion eines Hydrophones.
Dieses soll als Mikrofon an meine Unterwasserkamera (zum Gerätetauchen) angeschlossen werden.
In dem Unterwassergehäuse für den Camcorder ist nicht mehr soviel Platz, das heißt ich kann kein zweites Aufnahmegerät mitnehmen.
Der elektronische Teil des Camcorders, der für das Mikro zuständig ist, ist relativ einfach und billig gebaut, deswegen gehe ich davon aus, das nicht nur der Hörbare Frequenzbereich aufgenommen wird, sondern alles was das eingebaute Mikro aufzeichnet.

Das eingabaute Mikro hat einen Durchmesser von 5mm und ist ca 2mm hoch. An der Aufnahmeseite befindet sich ein dünnes Filz hinterdem ein kleines Loch liegt. Beschriftet ist es leider nur mit +/- für die Kabel. Die Kabel führen zu einer kleinen Platine, auf der einige SMD-Kondensatoren ohne Beschriftung und ein Widerstand direkt am Kabeleingang (SMD Beschriftung 472) sind.

Jetzt kommen meine Fragen:

Kann ich ohne Datenblatt oder Schaltplan wesendliche Merkmale des Mikros herrausfinden (Multimeter eventuell auch Oszi vorhanden), sodass ich es durch ein Qualitativ besseres ersetzen kann ohne das Aufnahmegerät anzupassen?
Kann ich irgendeine Elektronik einbauen, Platz für eine 5*5cm Lochraster Platine ist vorhanden, sodass sowohl besonders tiefe als auch besonders hohe Frequenzen erfasst werden. Sie müssen nicht unbedingt direkt hörbar aufgezeichnet werden, es reicht wenn ich sie in der Nachbearbeitung hörbar mache?
Wie verbaue ich das Mikrofon am besten?
Das gehäuse ist ein Zylinder, in den Deckeln sitz vorne die Linse (hinter Acrylglas) und hinten in Epoxy und Silikon eingegossen die Schalter. Die schalter nehmen aber nur einen kleinen Teil des Deckels in Anspruch (2 mal 2cm) von 10cm Deckeldurchmesser. Ich könnte also Kabel durch den Deckel führen und dann eine ähnliche Konstruktion wie diese hier
von außen (der Wasserseite) an den Deckel kleben. Ist das sinnvoll?

Das Acrylglas welches ich verwenden würde hätte eine Dicke von 3mm und ist verdammt hart (mit einem Cuttermesser einritzen und brechen zB kann man vergessen, man bricht eher das Messer ab, als eine brauchbare Kerbe zu schaffen und brechen kann man es sowieso nicht)

Des Gehäuse (Durchmesser innen ca 7cm, Länge 10cm) ist von innen mit Technik und Luft gefüllt, wirkt also wie ein kleiner Hohlkörper

Viel zu lesen, ich hoffe jemand blickt da noch durch :-)

Anhang 19791Anhang 19792 Bild1 Elektronik Bild 2 Mikrofon mit Micro SD Karte als Vergleich

Das Mikrofon wird ein normales Elektret-mikrofon sein. Ein besseres, etwas größeres könnte man da ggf. da direkt austauschen,das wird aber nicht allzu viel bringen, da ggf. die Elektronik dahinter auch nicht besser ist.

Es wird wohl kaum mehr als der normale Audio Bereich aufgezeichnet. Wenn man mehr haben will, müßte man schon eine komplett eigene Aufzeichnung haben, z.B. auch einer extra SD karte.

Am liebsten würde ich eines von diesen flachen piezo mikros benutzen, gehen die auch?

Das die elektronik relativ schlecht ist, ist mir klar. Braucht man denn eine gute elektronik um besondere
frequenzen aufzunehmen? Ich meine wenn die elektronik, eben weil sie so schlecht ist,
einfach alles was das mikro liefert aufzeichnet und ich jetzt ein mikro für einen breiteren eingang
Verwende, mùsste sie das doch auch aufzeichnen odet mache ich da einen denkfehler ?

Zitat:

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Zitat von Virus

Kann ich ohne Datenblatt oder Schaltplan wesendliche Merkmale des Mikros herrausfinden (Multimeter eventuell auch Oszi vorhanden), sodass ich es durch ein Qualitativ besseres ersetzen kann ohne das Aufnahmegerät anzupassen?

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Die Messungen sollten angeblich im Wasser durchgeführt werden. Den Frequenzgang des Mikros könnte man zwar in echoloser Kammer mit entsprechenden Referenzmikro und Frequenzgenerator machen, dass ist jedoch nicht mehr auf Wasser übertragbar. Eifachste Prüfung: während Badens eine Musik mit Ohren unterm Wasser hören.

Man muss bedenken, das jede Isolation vom Wasser bei einem für die Luft ausgelegten Mikro ein Filter mit unbekannten Parameter darstellt. Deshalb finde ich Hi-Fi im Wasser für Hobbysten als praktisch unerreichbar.

Zitat:

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Zitat von Virus

Kann ich irgendeine Elektronik einbauen, Platz für eine 5*5cm Lochraster Platine ist vorhanden, sodass sowohl besonders tiefe als auch besonders hohe Frequenzen erfasst werden. Sie müssen nicht unbedingt direkt hörbar aufgezeichnet werden, es reicht wenn ich sie in der Nachbearbeitung hörbar mache?

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Ich finde es unnötig, wenn danach sowieso Nachbearbeitung geplannt ist. Es ist sicher möglich auf die Aufzeichnung ganz zu verzichten und gewünschtes Sound mit Synthetysersoftware zu erzeugen, da (fast) keiner das auf Echtkeit prüfen könnte.

Zitat:

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Zitat von Virus

Das die elektronik relativ schlecht ist, ist mir klar. Braucht man denn eine gute elektronik um besondere
frequenzen aufzunehmen?

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Mir ist leider klar, dass die Bandbreite "der elektronik" viel grösser als des Mikros unterm Wasser ist und gewünschte besondere Frequenzen müssen ausgefiltert werden.

Übrigens, Audio unterm Wasser ist für mich Neuland und deskalb alles ist von mir nur theoretisch durchgedacht. ;)

Also irgendetwas am pc basteln und in das video reinschleifen scheidet aus, das ganze soll ja in mein
unterwassercamcorder.

Im endeffekt heißt das ganze für mich bis jetzt, dass ich ein besseres mikro einbaue und dann am pc
Alles nachbereite. Da bleibt dann die frage offen, welches mikro ohne anpassung der elektronik
verwendbar ist. Alo ohne anpassen soll heißen, dass ich nicht die ganze schaltung ändern kann.

Der teil den ich ändern kann, sieht so aus: o-----4,7kO----altes mikro------o
Meine frage ist jetzt halt, mit welchen messtechniken ich die elektonischen merkmale des mikros
herausfinden kann, damit ich das neue mikro bezüglich dem gesammtwiderstand oder der maximalen
Amplitude etc so gut wie möglich an das alte anpassen kann.
Bsp: das alte mikro hatte einen widerstand von 5kO und war in reihe mit einem wiederstand 5kO
Ein neues, besseres mikro hat einen widerstand von 10kO alo kann ich den wiederstand weglassen.


Dies war nur ein beispeil, ich weis auch nicht ob das fazit richtig ist, aber es zeigt doch relativ deutlich auf welche weise ich am liebsten den umbau vornehmen würde. Der gesammtwiederstand ist ja auch nicht
Das einzige entscheidende merkmal.
Da suche ich halt noch messmethoden und möglichkeiten wie ich ein neues mikro ohne großen
qualitätsverlust an das alte anpassen kann.

Offen ist auch noch die frage wie ein besseres mikro aussehen würde und wie ich es am besten verbaue.
Am liebsten wären mir da diese flachen piezo-keramik dinger. Ob die aber besser sind müsste mir auch noch jemand sagen.


Vielen dank übrigends schonmal für die vielen gedanken die ihr euch da macht !

Dass es sich offensichtlich um ein Elektretmikrofon handelt wurde schon gesagt. Näheres gibt es z.B. hier zu lesen.
Zur Anpassung an den Verstärker sollte das neue Mikrofon im Ausgangswiderstand etwa dem bisherigen entsprechen. Der Ausgang des bisherigen wird aus einem Widerstand 4k7 und einem etwa gleich großen Widerstand des eingebauten FET gebildet (ist also etwa 2k35). Wenn Du ein Piezo-Teil verwenden willst (das sehr hochohmig ist), kannst Du eine ähnliche Anpassungsschaltung mit einem FET bauen wie auf der oben verlinkten wikipedia-Seite beschrieben.
Ich würde das neue Mikro nicht direkt auf das Gehäuse kleben, sondern irgendwie elastisch befestigen, zwecks Abschirmung des Körperschalls. Die Konstruktion mit dem Piezo hat eine recht hohe Masse der Schallmembran und ist deswegen bestimmt superempfindlich gegen jede Behrührung oder Anstoß.
Was den Frequenzbereich anbelangt möchte ich Dir keine Hoffnungen machen. Schon aufgrund der Ökonomie der Tonaufzeichnung wird der Frequenzbereich in den Höhen abgeschnitten sein. Hohe Frequenzen bräuchten entsprechend mehr Speicherplatz pro Laufzeit (siehe Shannon-Nyquist-Theorem).

Vielen dank, das war genau das was ich gesucht habe.

Bezüglich den hohen frequenzen, ich glaube nicht, das eine elektronik varbaut ist, die den extrem hohen bereich abschneidet weil der camcorder kostet nur 20euro und da kann nicht allzuviel drin sein. Auserdem ist er mit 16gb micro sd kompatibel, glaube nicht das es dem hersteller was aus macht ob man da 7 oder 8 stunden drauf bekommt, hauptsache billig.

Wenn ich das piezo nicht mit dem gehäuse verklebe, nehme ich ja nur geräusche aus dem inneren der box auf, diese ist ja luft/ wasserdicht. Da muss ich doch den piezo verkleben damit das plexiglas wie eine membran den schall von außen überträgt.

Wenn ich den piezo so verbaue wie in der schaltung, welche grösen mussen dann die bauteile haben.

Sehe ich richtig das ich mit dem piezo in dieser schaltung dem camcorder vorgaukel, es sei ein elekretmikro?

Auch für eine billige Aufnahme wird man die hohen und tiefen Frequenzen abschneiden. Die zu tiefen Frequenzen führen leicht zur Übersteuerung und man kann ohne diese bei der Auflösung des AD-Wandlers sparen. Zum abschneiden reicht da auch ein passend dimensionierter Koppelkondensator: die extra Kosten gehen also gegen Null. Für die Hohen Frequenzen wird einfach der AD Wandler nicht schneller sein als nötig. Weniger Abtastrate gibt auch weniger Daten und damit spart man nochmal beim Speicher. Auch bei einer Billiglösung wird da vermutlich sogar schon ein Digitale Datenkompression (MP3 oder ähnliches) drin sein - ist zwar relativ aufwendig, aber spart beim Speicher und so teuer sind die Chips auch nicht mehr.

Die Elektretmikrofone unterscheiden nicht so sehr. Der Typischen Strom liegt so bei 0,5 - 1 mA, bei der Amplitude gibt es ein paar Unterschiede.

Wenn man einen Piezo nutzen will, müsste man den schon fest mit dem Gehäuse verbinden (z.B. verkleben). Es ist aber zu befürchten das man da einen relativ ungleichmäßigen Frequenzgang mit ausgeprägten Resonanzen bekommt. Auch wird man ggf. auch Schall über den Griff aufnehmen. Wie gut das wird müsste man ausprobieren. Elektronisch könnte man den Piezo einfach wie das Mikrofon anschließen, ggf. mit einem Widerstand (z.B. 1 K - 10K) parallel, um die tiefen Töne etwas abzuschwächen. Wenn man Angst vor zu großer Amplitude hat, ggf. auch noch Dioden Parallel um die Spannung zu begrenzen (geht aber nur mit einem Parallelen Widerstand um die Gleichspannung auf etwa 0,4 V runter zu bekommen).

Allzu viel würde ich mir vom Ton nicht versprechen, denn der Taucher macht schon einiges an Lärm. Sinnvoll wäre es ggf. mit einem Richtmikrofon - das ist aber schon um einiges Aufwendiger und müsste wohl außen liegen.

Zitat:

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Wenn ich das piezo nicht mit dem gehäuse verklebe, nehme ich ja nur geräusche aus dem inneren der box auf, diese ist ja luft/ wasserdicht. Da muss ich doch den piezo verkleben damit das plexiglas wie eine membran den schall von außen überträgt.

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Ja, da hast Du recht. Ich hatte zuerst gedacht, du willst das Mikrofon separat bauen, wie in der von dir verlinkten Anleitung und dann mit einem Kabel die Teile Verbinden. Wenn du es gleich innen einbaust sparst du dir natürlich die lästigen Kabeldurchführungen.

Zitat:

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Wenn ich den piezo so verbaue wie in der schaltung, welche grösen mussen dann die bauteile haben?
Sehe ich richtig das ich mit dem piezo in dieser schaltung dem camcorder vorgaukel, es sei ein elekretmikro?

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Ja, die Eingangsschaltung sollte im Prinzip "meinen", dass das Elektretmikrofon dranhängt. Konkret bedeutet es, dass der Eingangswiderstand des Verstärkers auf das Mikro abgestimmt ist und deshalb der Eingangswiderstand des neuen Mikros ungefähr gleich sein sollte wie beim alten Mikro. Das muss nicht sehr genau sein, sollte aber wenigstens um weniger als den Faktor 10 danebenliegen. Auch der Eingangspegel sollte irgendwie im Rahmen liegen, sonst kommt entweder nur Rauschen an (Eingangspegel zu niedrig) oder der Verstärker übersteuert (Eingangspegel zu hoch). Man wird wahrscheinlich etwas experimentieren müssen.
Die einfachste Schltung wäre den Piezo direkt an den Eingang des Verstärkers (ohne den 4k7). das wäre zwar gar nicht angepasst, vielleicht geht es aber. Falls nein (oder zu schwach) sollte man eine kleine Eingangsschaltung basteln, entweder mit einem FET, wie in der Wikipedia für das Elektretmikro angegeben, oder z.B. mit einem PNP in Kollektorschaltung. für diese beiden Schaltungen bräuchte man wieder den 4k7 Widerstand.

Jetzt widersprecht ihr euch aber etwas in der art den piezo zu verwenden, was mich leider etwas verwirrt.


Bezüglich des richtmikrofons, wie würde soetwas aussehen, gibt es da bereits anleitungen oder könnt ihr mir da weiter helfen, überlegen könnte ich mir das schon. In nächster zeit wird sowieso noch eine
3000lumen beleuchtung dazukommen. In dem zug ist dann auch platz für etwas mehr technik und ein
12akku stellt ab dann eine brauchbare bordspannung

Zitat:

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Jetzt widersprecht ihr euch aber etwas in der art den piezo zu verwenden, was mich leider etwas verwirrt.

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Den Piezo direkt anzuklemmen wurde von uns beiden vorgeschlagen. Es ist ein bisschen schwer abzuschätzen. Um das Signal mit bestem Wirkungsgrad an den Verstärker zu geben, wäre die Widerstandsanpassung nötig. Allerdings vermute ich, dass der Piezo einen höheren Ausgangspegel haben wird, als das Elektret. Damit ist die Anpassung möglicherweise nicht nötig, oder gar störend, weil es den Verstärker übersteuern würde.
Es gibt Dinge, die kann man lange theoretisch diskutieren, was am besten fuktioniert weiss man erst, nachdem man den praktischen Versuch gemacht hat.

Ich frage mich was Du für Geräusche aufnehmen willst ... OK, Delphine und Wale, das wär interessant, aber die anderen Fische sind soweit ich weiß stumm wie eben sprichwörtliche :)

Also ich hab unter Wasser praktisch nur meine Blasen und das Zischen des Reglers gehört ... ok, manchmal auch das Hyperventilieren der Kammeraden die wegen nem Riffbarsch das Flattern bekommen oder die Schraube des Tauchbootes, dass mal einfach nen Trupp vergessen hat mit zu nehmen und gen Hafen gedampft ist ... auch nett ... ne Stunde Wassertreten im Meer ... aber ansonsten gehts doch recht still zu.

Zum Problem ... ich denke Du wirst kaum Töne im Ultraschallbereich oder darüber aufzeichnen können. Gängig ist beim Audio eine AD-Wandlung von 40000 oder 44000 Herz, wodurch die aufzeichenbare maximale Frequenz irgendwo bei 20000 Hz liegt und das Signal ist alles Andere als reproduzierbar, praktisch Rauschen. Im unteren Frequenzbereich kommts wieder auf die Kompression an ob die Deine Kamera nicht einfach ausfiltert ...

Bei der Montage des Mikrofons direkt am Gehäuse wirst Du bei Druckwechsel heftiges Knacken aufzeichnen und das Knarren des Handgriffes am Gehäuse ...

Sry4OT, @Vitis: Da lese ich die gesamte Diskussion um nicht blöd da zu stehen und im letzten Post fragst du die Frage aller Fragen :D Ich habe bisher auch noch bei keinem Tauchgang gedacht:"Wäre cool wenn man die Geräusche jetzt aufnehmen könnte" ^^

@Arkon:

Ah, noch ein Presluftatmer :)

ist zwar OT, aber was mal echt angegangen werden müsste, wo ich mir schon oft Gedanken drüber gemacht hab wär ne "Trägheitsnavigation" für den Taucher, das wär mal was. Mit Kompass navigieren und Flossenschlagzyklen zählen ist ja ganz nett, aber n Teil mit LCD-Dotmatrix, das die Position im Bezug auf Einstiegspunkt und die getauchte Route ggf. mit Tiefenangaben zyklisch angibt, das wär das Überding meines Erachtens nach.
So ne Art Navi fürs Gerätetauchen ... ok, ginge per GPS-Boje nachschleppen wär aber doof und unhandlich

@Vitis: Dein Postfach ist voll!

Nur komprimierte Luft ist gute Luft :wink:

So ein UW-Navi wäre wirklich interessant. Vor allem wenn ich in unseren Tümpeln tauche wo die Sicht nur wenige cm beträgt ist das "nach Hause finden" manchmal eine echte Herausforderung. Leider bin ich in Sachen Elektronik und Programmierung noch ziemlicher Anfänger, könnte aber auf Seiten der Mechanik (Gehäuse ect.) helfen (Maschinenbaustudent).

Wäre eine Überlegung wert soetwas mal in Angriff zu nehmen.

Jetzt aber BTT. Für weitere Diskusionen zum UW-Navi per PM oder extra Thread

naja wenn ich mich da auch mal einmischen darf,

man braucht ja wirklich entweder eine GPS-Boje oder ein Kompassmodul und ein Geschwindigkeitsmesser oder die Zeit. Die Zeit zu benutzen ist denke ich mal schlecht und unbequem und Flossenschläge zählen nervt auch. Wie wäre es denn wenn man eine Röhre nimmt und dort einen Durchflussmesser einbaut. Dann müsste man zwar gucken wie man die Ströung kompensiert, mann könnte vielleicht ab und an auf knopfdruck eine Nullmessung machen, wenn man sich grade nicht fortbewegt.

Die Navigation über Strömungsmessung ist bei Weitem nicht so trivial wie man denken sollte ... wenn Du z.B. mit der Strömung treibst hast Du eine Fortbewegung ohne dass Du Strömung hast, oder umgekehrt, wenn Du gegen die Strömung tauchst hat Du keine Fortbewegung, aber Strömung. Dann müsste die von Dir angesprochene Röhre auch immer die gleiche Lage haben um aussagefähige Messungen zu bekommen, sprich die Röhre müsste in der Ebene liegen und nicht z.B. beim Abtauchen nach Unten oder beim Auftauchen nach Oben zeigen. Bei Drehung müsste man praktisch wie einen Wetterhahn oben drauf haben um die Drehbewegung zu messen ... ist nicht ganz Einfach :)