Ultraschall "levitator" fragen

[Hadmut F. (hadmut)]

Habe einen ultraschall "levitator" gekauft.
Das funktioniert wirklich. Die styrokugel schwebt.
Frequenz ist 39.72 khz, erzeugt von einem STC15W204S.
Der uc hat einen 4-pin bus rausgeführt, wahrscheinlich zum proggen.
Kann ich die frequenz variabel machen?
Wie ist das prinzip, warum schwebt das?

Schaltbild im pdf.

[Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)]

Hadmut F. schrieb:
> Frequenz ist 39.72 khz,

Technisch gesehen finde ich es durchaus interessant, dass man mittels 
Schallwellen etwas zum schweben bringen kann.

Ich selbt bin in einem Alter, in dem meine Hörfähigkeit langsam abnimmt, 
insbesonderen im "oberen menschlichen Frequenzbereich". Ich werde von 
ca. 40 Khz nichts mitbekommen und nur die schwebende Kugel bestaunen.

Was aber sagt denn Hund&Katze, oder ein junger Mensch zur genutzen 
Frequenz? Die haben ja ein ganz anderes Hörspektrum.

[Michael B. (laberkopp)]

Hadmut F. schrieb:
> Kann ich die frequenz variabel machen?

Nein, du kannst das nicht. Könntest du es, würdest du nicht fragen.

Hadmut F. schrieb:
> Wie ist das prinzip, warum schwebt das?

Bei der akustischen Levitation nistet sich ein Objekt in einem Knoten 
einer stehenden akustischen Welle ein.

[Hadmut F. (hadmut)]

Michael B. schrieb:
> Nein, du kannst das nicht.

Das gegentakt signal wird von einem uC erzeugt. Wenn man weiss wie der 
"in system" programmiert wird kann man die frequenz ändern.

[Michael B. (laberkopp)]

Hadmut F. schrieb:
> Das gegentakt signal wird von einem uC erzeugt. Wenn man weiss wie der
> "in system" programmiert wird kann man die frequenz ändern.

Welchen Sinn hat das, wenn man damit nicht mehr die Resonanzfrequenz der 
Wandler trifft und keine stehende Welle mehr entsteht ?

Du weiss so viel nicht. Lass das mal die Chinesen machen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Hadmut F. schrieb:
> Wie ist das prinzip, warum schwebt das?
Wenn du dir einen Staubmull vor einem Subwoofer vorstellen kannst, der 
von der Luftströmung der mechanischen Bewegung der Membran hin- und 
hergeblasen wird, bist du schon auf dem richtigen Weg.

> Kann ich die frequenz variabel machen?
Dann musst du aber auch den Abstand der beiden Strahler variabel machen. 
Denn sonst gibt es keine stehende Welle und auch keinen definierten 
Knoten mehr, wo die Kugel gefangen werden könnte.

BTW: weil die Schallgeschwindigkeit auch von der Lufttemperatur abhängig 
ist, könnte es sein, dass das Ding im Kühlhaus oder der Sauna nicht so 
gut wie bei Zimmertemperatur funktioniert.

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Man kann die Frequenz um etwa ±0.3% verändern, indem man den 
Mikrocontroller U1 erhitzt oder abkühlt. Datenblatt:
https://www.stcmicro.com/stc/stc15f104w.html
"Internal high- precise R/C clock(±0.3%) with ±1% temperature drift 
(-40℃~+85℃) while ±0.6% (-20℃ ~+65℃) in normal temperature"
da kein Quarz angeschlossen ist, geht ohne Programmänderung nicht mehr.

[John B. (craftsman)]

Hadmut F. schrieb:
> Kann ich die frequenz variabel machen?

Das könnte ein Problem darstellen, nachdem das Bedienen einer 
Suchmaschine anscheinend schon schwierig ist.

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

> Frequenz ist 39.72 kHz
Auf den Amazon-Seiten steht höchstens "ca. 40 kHz", sind das echte 
Messwerte?

Der Mikrocontroller wäre neu programmierbar, im Text steht, dass der 
Programmieranschluss P1 normalerweise nicht bestückt wird. Auf 
Chinenglish:
"P1 interface no need install components. It is used to update code on 
STC15F104W. It is not recommended to update the code and designers also 
do not share or provide code."
also wenig Chancen.

[Hadmut F. (hadmut)]

> sind das echte Messwerte?
Gemessen

>also wenig Chancen.
Schade. Wenn das wie arduino proggbar wäre könnte ich versuchen ob man 
mit einer phasenverschiebung oben/unten die styrokugel bewegen kann.

Seriall proggen geht, aber unbekannte tools:
https://github.com/elek-tron/Programmable-MCU-STC15F104W-Development-Board?tab=readme-ov-file

[Hadmut F. (hadmut)]

Ich frag mich ob ich da einen 328p arduino reinmachen soll. Hab noch 
eine zweiten bausatz, die kosten keine 5 eur.
Damit könnte man die frequenz fein tunen, die phasenlage oben/unten 
verschieben und eine weniger harte ansteuerung machen.

Eine genaue erklärung wie die stehenden schallwellen wirken habe ich 
nicht gefunden. Da folgt ja auf jede lokale kompression auch eine 
dekompression. Jeder "aufwärtswind" wird wenig später von einem 
"abwärtswind" abgelöst.

Wie geht das?

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Wikipedia ist auch eher wortkarg:
https://de.wikipedia.org/wiki/Levitation_(Technik)#Akustische_Levitation
https://de.wikipedia.org/wiki/Stehende_Welle#Hintergrund

[Hadmut F. (hadmut)]

Mit dem code kann ich das 40khz signal mit variabler intensität erzeugen

#define PWM_CT1A  9 //OC1A
#define PWM_CT1B 10 //OC1B

void setup()
{
  pinMode(PWM_CT1A,OUTPUT);
  pinMode(PWM_CT1B,OUTPUT);
  TCCR1A = (1<<COM1A1)+(1<<COM1B1)+(1<<COM1B0)+(1<<WGM11); 
  TCCR1B = (1<<WGM13)+(1<<CS10); // prescaler = 1; 
  ICR1  = 400; // 32mhz chip
  OCR1A = 100;
  OCR1B = 300;
}

int pwm;

void loop()
{
  delay(50);
  OCR1A = 100 + pwm;
  OCR1B = 300 - pwm;
}

Was aber nicht geht ist die phase gegeneinander zu verschieben. Da muss 
ich wohl 2 counter verwenden und mit "top" ICR1 spielen. Der china 328p 
clone LGT8F328 hat ja einen zweiten 16-bit counter.
Jemand eine bessere idee?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Hadmut F. schrieb:
> khz ... mhz
kHz und MHz.
So viel Zeit zum Drücken der Shifttaste muss für einen Elektroniker 
sein.

> Jemand eine bessere idee?
Wofür? Zum "spielen", welche Frequenz mit welcher Phase sich wie 
auswirkt?

Da hätte ich die bessere Idee, einen 2-kanaligen Signalgenerator zu 
nehmen. Meiner von Siglent könnte das:
- 
https://www.batronix.com/versand/funktionsgeneratoren/Siglent-SDG1032X.html

> Jemand eine bessere idee?
Man könnte das Ganze einfach mal anhand der Wellenlängen ausrechnen, 
dann müsste man nur noch die Parameter ausprobieren, die vermutlich 
wirklich funktionieren.
- https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/wellenlange-4447

Dabei beachten, dass es auf diese Distanz mehrere Knotenpunkte geben 
wird, die was "festhalten" können:
- https://youtu.be/BXkLbxpsrTQ?si=mjYTlXAw0YJaU70F&t=1473

> Jemand eine bessere idee?
Ich hätte da nochmal eine:

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!
- Groß- und Kleinschreibung verwenden

[Hadmut F. (hadmut)]

Ziel wäre eine styrokugel die im takt von "döp dödö döp" rauf und runter 
springt.

[Hadmut F. (hadmut)]

Lol. Das läuft.
Geht bei 39 khz besser als bei 40khz.
Die pulsbreite kann problemlos auf 50% reduziert werden.
Bild ist mit arduino pwm gesteuert, kein stc prozessor eingelötet.
Unscharfes KO bild zeigt spannung über den wandlern.

Das mit der phasenverschiebung oben / unten wird nicht klappen weil die 
ultraschalldinger parallel sind :(
Müsste einen weiteren treiber reinmachen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Hadmut F. schrieb:
> Das mit der phasenverschiebung oben / unten wird nicht klappen weil die
> ultraschalldinger parallel sind
Diese Parallelschaltung war schon beim ersten Bild im Thread leicht 
erkennbar.

Aber trotzdem:
du könntest ganz einfach eine 180° Phasenverschiebung machen, indem du 
die obere Leiterplatte drehst.

Und du könntest eine beliebige Phasenverschiebung machen, indem du die 
Länge der Schraubbolzen änderst...

[Hadmut F. (hadmut)]

Lothar M. schrieb:
> du könntest ganz einfach eine 180° Phasenverschiebung machen, indem du
> die obere Leiterplatte drehst.

Ich will eine VARIABLE elektronische phasenverschiebung. Fix bringt nix. 
Die styrokugeln sollen rauf und runter wandern.

Bin am überlegen 2 geräte in eins zu verwandeln.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Wegstaben V. schrieb:
> Was aber sagt denn Hund&Katze, oder ein junger Mensch zur genutzen
> Frequenz? Die haben ja ein ganz anderes Hörspektrum.

Bis etwa Mitte 20 konnte ich die Ablenkfrequenz eines Fernsehers gut 
wahrnehmen. Den 19 kHz Pilotton konnte ich bei einem erst abgebremsten 
Tonband und dann wieder auf Nenngeschwindigkeit hoch laufend gerade noch 
wahrnehmen. 40 kHz wird kein Mensch mehr hören können.

mfg

[Hadmut F. (hadmut)]

Die 16khz vom TV trafo waren problemlos zu hören. Selbst die erste 
ultraschall TV fernbedienung konnte ich knapp hören. Ueber 20khz geht 
nur wenn es laut ist.

[Hadmut F. (hadmut)]

Es funktioniert !
Ich kann einen styrokugel rauf und runterbewegen.
Ziemlich wackelig, aber das ist mein aufbau aus aquariumschlauch.

Wie ich das video hier reinbringe hab ich nicht herausgefunden.

[Hadmut F. (hadmut)]

Was ist das seitliche gewackel?
Reflexionen? Ausrichtung?

Wenn video nicht läuft:
https://www.reddit.com/r/ArduinoProjects/comments/1d9dmme/are_those_side_rattles_reflections/

[Hadmut F. (hadmut)]

Nächste idee:

Das ganze sollte doch auch mit nur einem transducer und einem reflektor 
klappen. Das frequenz-feintuning sollte kein problem sein. Was ist ein 
guter akkustischer reflektor?

[Markus K. (markus-)]

Hadmut F. schrieb:
> Das ganze sollte doch auch mit nur einem transducer und einem reflektor
> klappen. Das frequenz-feintuning sollte kein problem sein. Was ist ein
> guter akkustischer reflektor?

Ein Material, dessen akustische Impedanz (= Dichte * 
Schallgeschwindigkeit) möglichst verschieden von Luft ist. Allerdings 
sind die meisten festen Stoffe (Metall, Holz, Kunststoff, Pappe) da gut 
genug.

Interessant wäre da noch die Form. Ein kleiner Parabolspiegel 
vielleicht?

[Hadmut F. (hadmut)]

Ich hab die unbestükte platine des ersatz-teils genommen.

Det funktioniert tatsächlich !
Frequenz muss aber +- 200hz genau sein.
Und spannung 14V anstatt 12V.

Dachte ich kann das dings mit der frequenz wandern lassen, geht aber 
nicht.
Man müsste die freq so schnell ändern dass zwischen driekt und 
reflektiert eine phasenverschiebung zustandekommt. Und dann eine ganze 
phasenlage springen und von neuem?

[Joachim B. (jar)]

hattest du schon den Beitrag auf youtube gefunden?
bitbastelei erklärt das recht anschaulisch und gut
https://www.youtube.com/watch?v=BXkLbxpsrTQ

[Hadmut F. (hadmut)]

TY, kannte ich nicht.
Seine erklärung ist aber unvollständig. Wenn du an der kugel drückst und 
dann ziehst bewegt die sich nicht, es ist etwas komplizierter.
So ganz verstanden hab ich das nicht, aber wegen reynolds nummer ist 
drücken effizinter als ziehen oder sowas.

[Markus K. (markus-)]

Hier wird das auch schön dargestellt. Er erklärt auch, ob das im Node 
oder Anti-Node sitzt.
Er benutzt am Anfang auch nur einen Transmitter.
https://www.youtube.com/watch?v=VjfqYoA7rwY

[Hadmut F. (hadmut)]

TY, kannte ich nicht.