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Piezo-Lautsprecher als Mikrofon

Umbauanleitung
von S. B.

Piezo-Lautsprecher symmetrisch via Klinkenstecker an Mini-Mischpult "Behringer Xenyx 302 USB" angeschlossen

Dass sich Piezo-Lautsprecher in hervorragender Weise als Mikrofone für Einspielungen eignen, wird im Artikel "Die Wassermethode" gezeigt. Im vorliegenden Artikel soll es nun darum gehen, wie sich Piezo-Lautsprecher für diesen Zweck modifizieren lassen, denn um sie als Mikrofon zu benutzen - wofür sie natürlich überhaupt nicht gedacht sind - müssen einige Dinge beachtet werden.


Hintergrund

Im Unterschied zu den üblichen dynamischen Lautsprechern und Mikrofonen, die aus einer Spule mit wenigen Windungen bestehen und daher sehr niederohmig sind, stellen Piezo-Lautsprecher elektrisch gesehen einen Kondensator dar. Dadurch sind sie bei niedrigen Frequenzen sehr hochohmig, was zur Folge hat, dass sehr leicht elektrische Störfelder der Netzspannungsleitungen in den Wandler und in die Leitungen einstreuen können. Würde man einen Piezo-Lautsprecher "einfach so" mittels eines einfachen Audiokabels an den Mikrofon-Eingang klemmen, dann würde es auf der Aufnahme kräftig brummen! Daher sollte der Anschluss symmetrisch erfolgen, d.h. mittels zweier abgeschirmter Audio-Kabel. Gleichphasig anliegende Brummstörungen durch Netzeinstreuungen in die hochohmige Zuleitung des Piezo-Lautsprechers heben sich dadurch gegenseitig auf, während das gegenphasig anliegende Nutzsignal weiterverstärkt wird.

Durch geringfügige Asymmetrien in den Zuleitungen kann es dennoch zu leichten Brummeinstreuungen kommen. Damit erst gar keine elektrischen Störfelder in den hochohmigen Piezo-Wandler einstrahlen können, sollte der Piezo-Lautsprecher daher zusätzlich elektrisch abgeschirmt werden, indem er z.B. in ein Gehäuse aus Blech oder Aluminium eingebaut wird. Je nach Bauart genügt es evtl. auch, nur den hinteren Teil des Lautsprechers, der den eigentlichen Piezo-Wandler enthält, abzuschirmen. Dazu eignet sich z.B. eine passende Blechdose - oder im einfachsten Fall ein Stück Alufolie.

Bei höheren Frequenzen nimmt die Impedanz von Piezo-Lautsprechern ab. Als Richtwert kann man sagen, dass sie bei einer Frequenz von 1 kHz ca. 1 kΩ beträgt. Damit sind sie eigentlich ganz gut an die Impedanz der Mikrofon-Eingänge von Mischpulten angepasst, die meistens bei etwa 2 kΩ liegt. Somit können Piezo-Lautsprecher ohne weitere Anpassungsmaßnahmen direkt an das Mischpult angeschlossen werden.

Die folgende Beschreibung der Modifikationen an einem Piezo-Lautsprecher bezieht sich auf den Piezo-Hoch-Mitteltöner PHM 8.19 von Motorola, der zwar nicht mehr im Original erhältlich ist, von dem es jedoch äußerlich baugleiche Modelle weiterhin zu kaufen gibt (siehe Bezugsquellen weiter unten).


Das Anschlusskabel

Am einfachsten ist es, das Anschlusskabel direkt an den Lötfahnen des Lautsprechers anzubringen. Da es bei diesem Piezo-Modell jedoch kein Problem war, das Gehäuse des Wandlers durch Lösen von vier Schrauben zu öffnen, wurden die Lötfahnen abgeschnitten und das Kabel im Innern des Wandlers angebracht und durch zusätzlich gebohrte Löcher nach außen geführt:


Der Piezo-Lautsprecher mit abgenommenem Deckel und angelöteten Kabeln.

Bei dem hier zu sehenden grauen Kabel handelt es sich um ein doppeladriges abgeschirmtes Audiokabel. Der rote Innenleiter wurde an den "Plus"-Kontakt gelötet, der gelbe an den "Minus"-Kontakt. Das dünne schwarze Kabel ist mit der Abschirmung eines der beiden Audiokabel verbunden.


Der abgenommene Deckel des Wandler-Gehäuses

Weil die Kabel an der rechten Seite nun etwas nach oben überstanden, ließ sich der Deckel nicht mehr vollständig schließen. Daher wurde ein Teil des inneren Steges mit einer Zange herausgebrochen (zu sehen im oberen Teil im Bild rechts oben) und der Deckel wieder angebracht.


Die Abschirmung

Zur Abschirmung elektrischer Störfelder wie dem 50-Hz-Wechselfeld der Netzleitungen kann der Piezo komplett in ein Metallgehäuse passender Größe eingebaut werden. Einfacher ist es - sofern es die Bauart zulässt -, nur den Schallwandler am hinteren Ende des Horns mit einer Abschirmung zu versehen. Hierzu eignet sich z.B. Alufolie oder eine Blechdose in passender Größe. Diese metallische Abschirmung muss mit der Abschirmung (also dem Außenleiter) des Audiokabels verbunden werden. Die Kontakte des Piezo-Lautsprechers dürfen auf keinen Fall mit der Dose oder der Alufolie in Berührung kommen - hierbei hilft ggf. ein Stück Isolierband.

In diesem Beispiel wurde eine kleine Blechdose als Abschirmung verwendet. Hierzu wurde das andere Ende des dünnen schwarzen Kabels, das mit dem Außenleiter eines der beiden Audiokabel verbunden ist, an der Innenseite der Dose festgelötet (hierzu wurde vorher die Beschichtung an der Lötstelle abgekratzt):


Der wieder zusammengebaute Piezo

Damit die Blechdose später nicht wackelt und klappert, wurde an der Innenseite der Blechdose mittels doppelseitigem Klebeband ein Schaumstoffstreifen angebracht:


Ursprüngliches Aussehen der Blechdose...

Zum Schluss wurde die Dose auf den hinteren Teil des Piezos aufgesetzt. Das graue Audiokabel hängt einfach aus dem Spalt zwischen Dosenrand und Piezo-Wandlergehäsue heraus:


Der Piezo mit aufgesetzter Abschirmdose


Der Stecker

Schließlich fehlt noch ein passender Stecker zum Anschluss des Piezos an den Mikrofon-Vorverstärker oder das Mischpult. Hierbei gibt es zwei Varianten: Klinkenstecker oder XLR-Stecker. Was davon zum Einsatz kommt, hängt vom Gerät ab. Das Mini-Mischpult "Xenyx 302 USB" von Behringer hat als Mikrofon-Eingang eine Kombobuchse, an die sich Mikrofone sowohl mit Klinken- als auch mit XLR-Stecker anschließen lassen. Die meisten Mischpulte haben jedoch für Mikrofone nur XLR-Eingänge; die parallel dazu vorhandenen Klinkenbuchsen sind Line-Eingänge und aufgrund ihres höheren Eingangspegels nicht zum Anschluss von Mikrofonen geeignet.


a) Klinkenstecker

Falls das Gerät (Mikrofon-Vorverstärker, Mischpult) über eine Klinkenbuchse oder eine XLR-/TRS-Kombobuchse zum Anschluss von Mikrofonen verfügt, kann ein 6,3-Millimeter-Stereo-Klinkenstecker an das andere Ende des Kabels des Piezo-Lautsprechers angebracht werden:


Oben: Stereo-Klinkenstecker, auch
"TRS-Stecker" genannt, von T = Tip
(Spitze), R = Ring und S = Sleeve
(Mantel)
Rechts: Die Kontakte des Klinkensteckers  

Ein 6,3-Millimeter-Stereo-Klinkenstecker auseinandergebaut

Der rote Innenleiter des Stereo-Audiokabels, der mit dem "Plus"-Kontakt des Piezos verbunden ist, wird an den zur Spitze des Klinkensteckers führenden Kontakt gelötet, der gelbe Innenleiter an den Ring-Kontakt. Die Abschirmungen beider Einzelkabel kommen gemeinsam an den Mantel-Kontakt (Masse).


Hier ein einfacher Stecker mit Kunststoffhülse (besser hinsichtlich Abschirmung wäre eine Metallhülse!)

b) XLR-Stecker

Falls das Gerät (Mikrofon-Vorverstärker, Mischpult) nur über eine XLR-Buchse oder über eine XLR-/TRS-Kombobuchse zum Anschluss von Mikrofonen verfügt, kann ein XLR-Stecker an das andere Ende des Kabels des Piezo-Lautsprechers angebracht werden:


Oben: XLR-Stecker
Rechts: Die Kontakte von XLR-Buchse  
und -Stecker  

Ein XLR-Stecker auseinandergebaut

Der rote Innenleiter des Stereo-Audiokabels, der mit dem "Plus"-Kontakt des Piezos verbunden ist, wird an Pin 2 des XLR-Steckers gelötet, der gelbe Innenleiter an Pin 3. Die Abschirmungen beider Einzelkabel kommen gemeinsam an Pin 1 (Masse), welcher wiederum per Drahtbrücke mit dem Gehäuse-Kontakt des Steckers verbunden wird (siehe die beiden blauen Pfeile im Bild unten):


Pin 3 (Masse) und der Gehäuse-Kontakt des XLR-Steckers müssen über eine Draktbrücke miteinander
verbunden werden, damit das Steckergehäuse aus Metall ebenfalls geerdet ist.


Bezugsquellen

Die nachfolgenden Angaben sind rein informativer Natur. Der VTF e.V. steht in keinerlei geschäftlicher Beziehung zu den genannten Händlern. Alle Angaben erfolgen ohne jegliche Gewähr auf Richtigkeit und Aktualität. Hinweise auf ungültige Angaben werden gerne per Kontaktformular entgegengenommen.


Piezo-Lautsprecher

Den hier gezeigten Piezo-Lautsprecher gibt es z.B. bei Thomann (externer Link), Conrad Electronic (externer Link) oder Amazon (externer Link).


Stereo-Klinkenstecker

Klinkenstecker (6,3 Millimeter, Stereo) gibt es z.B. bei Thomann (externer Link), wie etwa den Neutrik Rean NYS202 (externer Link) oder den Neutrik Rean NYS228 (externer Link).


XLR-Stecker

XLR-Stecker gibt es z.B. bei Thomann (externer Link), wie etwa den Neutrik NC3 MXX (externer Link) oder den Neutrik NC3 MX (externer Link).


Piezo-Lautsprecher symmetrisch via XLR-Stecker an Mini-Mischpult "Behringer Xenyx 302 USB" angeschlossen.
Der "Main Mix"-Ausgang des Mischpults ist mit dem Line-Eingang des digitalen Audiorecorders verbunden.


(Erstellt: 11.05.2018)