Messen mit der Soundkarte

Grundlagen und Erklärungen zur Technik

Moderator: Sebi

Messen mit der Soundkarte

Beitragvon Gunter » 17.11.2014, 16:31

Hallo Elektroniker,
ich bin mal wieder da.
Nach meiner Pensionierung habe ich endlich wieder Zeit mich ein wenig um die Elektronik zu kümmern.
Ich habe folgende Schaltung (siehe Anhang).
Über einen Soundkartenfrequenzgenerator gebe ich eine von der Soundkarte ausgegebene Spannung auf meine Schaltung und von dort gehe ich wieder in die Soundkarte zum PC-Oszilloskopen („Scope“ von Prof. Zeitnitz http://www.zeitnitz.eu/scms/scope_de). Die Daten die mir im Oszilloskop angezeigt werden sind willkürlich, aber proportional zu tatsächlichen Werten. Ich habe das Multimeter auf 2 mV Wechselspannung eingestellt. Gehe ich nur mit dem roten Messkabel auf Plus, zeigt mir das Multimeter 0,82 V an. Gehe ich gleichzeitig mit der roten Messkabel auf Plus und dem schwarzen Messkabel auf Minus, dann zeigt mir das Multimeter 0,045 V an. Was ist nun meine gesuchte Spannung?
Ich glaube ich habe im Laufe der Zeit schon wieder alles vergessen, was ich mit Euch erarbeitet habe - schlimm sowas!
Jetzt meine Fragen: Wie messe ich mit einem Multimeter die reale Ausgangsspannung der Soundkarte und den dazugehörigen Strom in der Schaltung.
Könnte mir das jemand mal mit einem kleinen Bildchen auf die Sprünge helfen.
Ich benötige die Werte zur Skalierung in einem anderen Messwerterfassungsprogramm (Dasylab http://www.dasylab.com/). Hiermit möchte ich RC-, RL-, RCL-Kreise ausmessen und die Daten visualisieren (siehe Anhang). Mein Programm hat allerdings nur einen Treiber für die Soundkarte.
Die von mir gemessenen Werte in Dasylab stimmen in Strom- und Spannungsangaben nicht, die anderen Werte kann ich mit entsprechenden Formeln nachvollziehen (siehe Anhang).

Danke im Voraus.

Gunter
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Dasylab.jpg
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 17.11.2014, 18:16

Hallo Gunter willkommen zurück :)

Ich gehe davon aus, dass deine Soundkarte eine ganz normale Wald und Wiesenkarte mit 3,5mm Stereoklinkenstecker ist.
Bild
Dann ist es wie hier abgebildet der Mittlere Stecker auf den ich mich beziehe.

Da kommt ganz vorne an der Kugel +links, am Ring +rechts und als Gegenpol am Schaft der GND = Ground = Erde = Bezugspotential = -gemeinsam heraus.
Mit dem roten Messkabel musst du auf +links oder rechts gehen (je nachdem welcher Kanal betönt ist und gemessen werden soll) und mit dem schwarzen an den GND.
Achtung! Digitalmultimeter haben im AC-Bereich eingeschränkten Frequenzbereich. Da must du in das Handbuch schauen wie weit das Messgerät höhere Frequenzen als 50/60Hz messen kann.

Am besten du verwendest Aufteilungskabel von Stereoklinke 3,5 auf Cinch (auch RCA-Stecker genannt)
Bild

Wenn du nur eine Messstrippe anschließt, so misst du nur Netzbrumm. Vermutlich ist Dein PC-System nicht geerdet.
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 17.11.2014, 18:32

Bild
Es ist eigentlich unüblich im Audiobereich Ströme zu messen.
Besser du schaltest ein Voltmeter an den Eingang deines RC Glieds.
Da siehst du dann sehr schön, dass sich die Spannungen an C und R nicht so ohne weiteres addieren lassen, da ja die Spannung am C um 90° Phasenverschoben ist.
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon Gunter » 17.11.2014, 19:19

Hallo alterhase,

schön wieder von Dir zu hören.

Hoffentlich finde ich noch die Gebrauchsanweisung von dem Multimeter?!

Eigentlich hatte ich folgendes vor (siehe Anhang).

Wenn ich jetzt noch reale Spannungen aus Dasylab für meine Berechnungen bekommen würde, könnte man alle z. B. auf ein Steckboard aufgebaute Schaltungen durchmessen und anschließend mit einem Mathematikprogramm (ich benutze Mathcad) berechnen lassen. Man würde dann z B. schön die Bauteilabhängigkeit (Kondensator) von der Frequenz sehen.

Fällt Dir noch was dazu ein?

Gruß

Gunter
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 17.11.2014, 20:18

...Fällt Dir noch was dazu ein?...
Nein, ich komm aus dem Staunen nicht raus, dass sich jemand für die Grundlagen interessiert :D
Im pdf ist eh alles enthalten was man so braucht oder zumindest einmal gewusst haben sollte. 8)

Die Aus- und Eingänge der Soundkarte sind natürlich nicht so Ideal wie Messgeräte, ob jetzt real oder simuliert.
Da könnte es recht hilfreich sein, jeweils einen OP-Amp Pufferverstärker zwischen zu schalten. Der könnte dann auch die Pegelanpassung vornehmen und den Eingangswiderstand erhöhen. Gleichzeitig ist es ein wenig Schutz für die Soundkarte falls mal eine Strippe an eine falsche Stelle gerät.
wiki hat geschrieben:LINE-IN: Normpegel 1 Volt (je nach Soundkarte ±0,7 Volt bis zu |Uss| max. 2 Volt), Eingangswiderstand 20…70 kOhm
MIC-IN: maximaler Eingangspegel je nach Soundkarte von 20 mV bis max. -100…+100 mV (siehe auch Mikrofoneingang)
LINE-OUT: 1 Volt Normpegel (je nach Soundkarte ±0,7 Volt bis zu |Uss| max. 2 Volt, Quellwiderstand <50 Ohm bis 1 kOhm)

Bei der Spannungsmessung noch Fragen?
Du kannst ja bei 50Hz messen dann sollte es keine Probleme mit dem DMM geben. Du siehst dann eh ab wann das DMM aussteigt, wenn du mit der Frequenz raufgehst.
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon Gunter » 18.11.2014, 16:38

Hallo alterhase,

danke für Deine Antworten.

Zuerst zu meiner Soundkarte:
Ich habe mir eine billige USB-Soundkarte
SODIAL(Wz.) USB 6-Kanal 5,1 External Audio Soundkarte S / PDIF
bei Amazon besorgt um mir meine PC-Interne Karte bei höheren Spannungen nicht zu zerschießen. Hat mächtig lange gedauert die richtigen Treiber zu finden. Jetzt läuft sie aber über Line In und Front out – warum auch immer. Außer der Beschreibung bei Amazon waren keine weiteren Unterlagen zu erhalten.

Zu meinen Spannungsmessungen:
Beim Einschalten des Soundgenerators habe ich im Ausgangszustand totale Übersteuerung oder auch das sog. Clipping. Ich muss mit dem Windows-Mixer auf 20% der Ausgangsleistung gehen um überhaupt Kurven in „scope“ zu sehen. Bei der Spannungsmessung am Ausgang der Soundkarte erhalte ich 0,046 V. Erhöhe ich im Mixer auf 50% erhalte ich am Ausgang der Soundkarte 0,224 V und bei 100% eine Spannung von 0,753V. Damit wären wir in dem von Dir aus „wiki“ angegebenen Bereich – leider nur mit Clipping. Mein Multimeter müsste demnach in Ordnung sein?? Wenn ich bei 50 Hz messe, erhalte ich z. B. 0,0460 mV bei 1000 Hz erhalte ich 0,0448 mV – ist schon merkwürdig.
Darf das Multimeter bei 2 V Wechselspannung ohne Belastung irgendwelche Werte anzeigen? Je nachdem wie ich die Messspitzen halte oder berühre zeigt mir das Multimeter Werte von 0,107 V bis 0,29 V an.

Zur Soundkartenschutzschaltung:
Ich habe mir auf einem kleinen Steckboard folgende Schaltung zusammengebaut (siehe Anhang). Mit ihr sollte ich bei Bedarf, also Versuchsspannungen höher Soundkartenausgangsspannung, gut bedient sein.

OP-Amp Pufferverstärker:
Was ist das? Wie ist der OPAmp dann beschaltet?
Ach ja, alles sollte mit wenigen Bauteilen auf einem Steckboard aufgebaut werden können. Wir wollen doch Chef`s Philosophie weiterführen.

MfG

Gunter
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Eingangsspannungsteiler für die Soundkarte 2.pdf
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 18.11.2014, 17:15

...Darf das Multimeter bei 2 V Wechselspannung ohne Belastung irgendwelche Werte anzeigen? Je nachdem wie ich die Messspitzen halte oder berühre zeigt mir das Multimeter Werte von 0,107 V bis 0,29 V an. ...
Ja darf es. Unter "ohne Belastung" meinst du wohl offene Eingänge. Da ist das DMM sehr hochohmig größer 10MΩ und durch die Kabelkapazität zu den Stromleitungen in dwer Wand und deine Körperkapazität zur Erde wird natürlich viel an Netzbrumm eingefangen. Eine Messung gilt nur wenn beide Strippen angeschlossen sind. wobei schwarz an GND oder das GND nähere Potential gehört.

Das mit der USB Soundkarte halte ich für eine sehr kluge Entscheidung.

Das Clipping verstehe ich nicht, warum das auftritt. Es sollten doch auch bei 700mV schöner Sinus herauskommen. Da müssen wir weiterforschen. !Gehst du vielleicht am Mic Eingang ins Scope ?? Dann clippt der Soundkarten Scope Eingang. Stecke einmal einen Kopfhörer an den Line Output und höre dir den Klang an clipping klingt sehr unangenehm "scharf".

Die Soundkarten Schutzschaltung reicht fürs Erste.
Ansonsten hab ich was gefunden. klickmich Da ist auf Seite 12 die Schaltung für einen Eingang der alle Stücke spielt :wink:
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon Gunter » 18.11.2014, 19:18

Hallo alterhase,
ich habe noch eine andere Messschaltung gefunden.
Was ist der Unterschied zwischen beiden Schaltungen? Das müsste doch ein CR-Kreis (Hochpass) sein?

Mit den Spannungen aus der Soundkarte bin ich im Moment noch nicht weiter gekommen. Ich habe die Soundkarte auch mal kurz geschlossen (also Eingang auf Ausgang gelegt) – das gleiche Bild.

Kann es auch sein das meine Schaltung (siehe Anhang) so nicht zu gebrauchen ist? Ich komme darauf aber nochmals zurück.

Gruß

Gunter
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 18.11.2014, 19:33

...Das müsste doch ein CR-Kreis (Hochpass) sein?...
Deine reingestellte Schaltung? 1µF zu 270Ω ist ein Hochpass fg= 589.46Hz

Meiner Meinung nach müssen wir zuerst danach trachten, aus der Soundkarte was vernünftig Messbares heraus zu bekommen. Kannst du Bilder hochladen? Messaufbau Messgerät Anschluss und so. ...irgendwo ist da der Wurm drin.

:?: Wenn du Kopfhörer an den Line-Ausgang anschließt, ist da der Ton klar?
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon Gunter » 18.11.2014, 19:43

Hallo,

wenn ich den Kopfhörer anschließe ist der Ton klar und deutlich. Gehe ich mit dem Mixerpegel höher, dann wird auch der Ton lauter - bleibt aber klar.

Ein Bild für meinen Messaufbau bearbeite ich gerade. Wirst Du aber erst Morgen bekommen.

Gunter
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 18.11.2014, 19:48

Nur kein Stress. :wink:
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon Gunter » 18.11.2014, 20:23

Es hat doch noch geklappt.

Ich hoffe Du kannst mit dem Bild was anfangen.

Gruß

Gunter
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Versuchsaufbau.jpg
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 18.11.2014, 20:35

Nicht 5 Schritte auf einmal nehmen!

Erst mal messen was aus der Soundkarte herauskommt.
zB so:
PB182587s.jpg

Dazu muss natürlich ein Audiosignal generiert werden
ich nehm gerne diesen Generator:
Audio Software.PNG


Detail, wo/wie ich das Signal abgreife:
PB182588s.jpg

Und die Einstellungen des Messgeräts:
PB182589s.jpg

Hier sieht man besser wo das Signal gemessen wird:
PB182590s.jpg
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon alterhase » 18.11.2014, 20:50

Lt. Deiner Zeichnung kommt kein GND an den C und dein Widerstand hat keine Anschlussdrähte. :wink:

Bitte Foto -keine Zeichnungen die richtig oder falsch sein könnten.

Versuchsaufbau korr.jpg


Info und Frage zugleich:
Die Farbe gelb war ursprünglich ca.1960 dem linken Audio-Kanal zugeordnet. Erst als Videorecorder für den Heimgebrauch aufkamen und man für analog Video eine Farbe gesucht hat, wurde Video gelb. Dafür aus links weiß und rechts blieb rot. Warum nicht weiß für Video? das hab ich nie verstanden. :evil:
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Re: Messen mit der Soundkarte

Beitragvon Gunter » 19.11.2014, 12:00

Mahlzeit alterhase,

anbei die gewünschten Fotos – sind nicht gut aber dafür selten.
Beim Eingang sind an der Krokodilklemme Plus und Minus nicht miteinander verbunden. Die Kabel sind nur verrutscht.

Bei meiner Zeichnung ist schon alles richtig, C hat Kontakt zu Minus und R hat auch Anschlussdrähte.
Das Bild hat nur eine schlechte Auflösung und somit sind Details schlecht zu erkennen.

Die Messung der Ausgangsspannung habe ich nachvollzogen. Bei Mixer 20% ist die Anzeige 0,046 V bei weiterem Hochfahren des Mixers bis 0,8 V – aber dann natürlich Clipping.

Ich habe mal ein Bild von scope eingefügt. Das scheint mir alles richtig. Sogar die Berechnung des Phasenwinkels stimmt.
Was nun - oder besser wie weiter?

Gruß

Gunter
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RC3.jpg
RC2.jpg
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