Eine parametrische Hundepfeife in OpenSCAD

  • Als Kinder haben wir im Frühjahr aus frischen Weidenzweigen Pfeifen geschnitzt. Die Rinde einer Frühlingsweide lässt sich relativ leicht und unversehrt abziehen. Dann kann man den Resonanzhohlraum in das Holz schnitzen und die Rinde zurückschieben.


    Da ich noch nie eine Hundepfeife hatte, weiß ich nicht genau, wie laut sie sein sollte und wie hoch die Frequenz sein sollte, aber ich habe die gedruckte Pfeife voll parametrisch gemacht, so dass man mit den Zahlen experimentieren kann.


    Die erste Version klang mit etwa 4200 Hz etwas tief, also habe ich den Resonanzraum um ein paar mm verkürzt. Die mitgelieferte STL liegt bei etwa 4800-5000 Hz, je nachdem, wie man bläst. Das scheint etwa 200 Hz für jeden mm in der Resonanzkammerlänge zu sein.


    Die Pfeife ist nicht furchtbar laut, gemessen in meinem Lidl Db-Meter zeigt 98-100 dBA. Die Pfeife hört auf zu pfeifen, wenn man sehr stark hineinbläst, also auch hier gibt es Optimierungsmöglichkeiten. Die Pfeife entwickelt ziemlich viele Obertöne, so dass es für den Hund genug zu hören geben sollte.


    Da die Pfeife recht klein ist, schlage ich vor, gleich zwei zu drucken, vor allem in PLA, um eine schöne scharfe Lippe und gute Kühlung auch an anderen Stellen zu bekommen. Ich habe aufrecht mit 0,4mm Strichstärke und 0,1618mm Schichten gedruckt, was für mein kleines Delta optimal ist. Wenigstens sind meine sauber herausgekommen und mussten hinterher nicht gereinigt werden. Die Nähte wurden an der hinteren Ecke im Slicer angebracht.


    Neben dem Spiel mit den Abmessungen des Resonanzraums konnte man auch sehen, wie sich die Variation des Lippenwinkels und der Lippenbreite sowie die Abmessungen und der Versatz des Einlasshohlraums auf die Ergebnisse auswirken.




    dog_whistle.zip

  • Heute war ich wieder mit den Hundepfeifen beschäftigt.

    Auch wenn ich den Klang der Pfeife, die ich zuvor gepostet habe, sehr mag, denke ich, dass sie für viele Menschen in der Nähe etwas zu offensichtlich ist.

    Diesmal habe ich nicht versucht, das Design zu optimieren, sondern ein Design mit offenerem Mund ausprobiert, um zu sehen, wie es mit höheren Tönen und höherem Druck funktioniert.



    Auch wenn es nicht genau so aus dem FDM-Drucker kommt, wie es gezeichnet wurde, da die Abmessungen ziemlich klein sind, sind die Ergebnisse immer noch passabel. Nach dem Drucken war nicht allzu viel Aufräumen erforderlich. Vielleicht ein wenig Schaben mit einem Exakto-Messer oder vielleicht sogar mit einer kleinen Feile, wenn man Lust dazu hat.

    Die Pfeife scheint auch hartes Anblasen gut zu vertragen.



    Die Grundfrequenzen liegen gut im menschlichen Hörbereich, sind aber nicht sehr störend. Die Grundfrequenzen, die ich ausprobiert habe, liegen zwischen 7 und 8+ kHz, aber im Ultraschallbereich gibt es eine starke dritte Harmonische. Im Moment kann ich sie nicht direkt für alle Pfeifen messen, aber wenn man die Pfeife an der Schallöffnung zwischen Daumen und Zeigefinger hält, wird die Frequenz so weit gesenkt, dass die dritte Harmonische mit der Spectroid-App auf dem Handy sichtbar wird.



    Ich werde vielleicht noch einige Tests mit einer komplett flachen Version machen, aber diese sind schon ziemlich klein, 10mm breit, 7mm dick und etwa 40-50mm lang.


    Ich habe eine kurze Aufnahme der Töne gemacht. Zuerst das Original, dann die 7kHz, 7,5 und dann die 8+.


    whistle_samples.zip


    Zusammen mit dem OpenScad-Quellcode gibt es eine fertige STL-Datei der Version für den Bereich 7,3-7,5 kHz (Resonanzraumlänge 8mm), die anderen Klangbeispiele sind mit einer Resonanzraumlänge von 7mm und 9mm (variable rl im Quellcode)


    dog_whistle_V2.zip

  • Wie ich in meiner vorherigen Nachricht erwähnte, hatte ich die Idee, eine flache Pfeife zu testen, die auf der schmalen Seite bedruckt werden könnte, damit der Mund vielleicht genauer gedruckt werden kann. Nun, die Verwirklichung kam schneller als meiner Frau gefallen hätte :D


    Um es interessanter zu halten, wollte ich es klein und nett und ich bin eigentlich angenehm überrascht, wie gut es zu funktionieren begann.


    Wieder einmal ist das Skript voll parametrisch, aber ich habe mich jetzt auf eine Größe von 10x5x(41-43)mm konzentriert. Es gibt auch eine 1mm dicke Lippe für Zähne, aber es ist optional.


    Diesmal habe ich einen Preview-Parameter in das Skript aufgenommen. Wenn er auf "true" gesetzt wird, sieht man den Umriss und die ausgeschnittenen Ansichten. Wenn er auf "false" gesetzt ist, wird die Pfeife in der Druckausrichtung angezeigt.




    Die Pfeifen geben auch bei mäßiger Lautstärke einen kräftigen Ton von sich. Wenn man stark bläst, verschiebt sich die Grundfrequenz um ein paar hundert Hertz nach oben. Leider geht der Spectroid-Spektrumanalysator auf dem Telefon nicht viel über 20 kHz hinaus, um den Ultraschall zu zeigen. Man kann die Abtastung auf 96 kHz einstellen und durch Zusammendrücken mit den Fingern die Frequenzskala auf 48 kHz erweitern, aber das Telefon muss über eine digitale Filterung verfügen, da die Anzeige oszilliert.

    Hier wird die schwarze PETG-Pfeife erst normal und dann hart geblasen:




    Noch eine kleine Klangprobe. Zuerst mit dem schwarzen PETG mit einem 8mm langen Resonanzraum und dann mit dem grünen aus PLA mit einem 9mm Hohlraum. Zuerst normal geblasen und am Ende härter.


    sound_samples.zip


    Das PETG scheint tatsächlich etwas glatter zu sein, vielleicht sind die Details etwas besser definiert, weil PLA nicht schnell genug abgekühlt wird.


    Um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen, müssen die Einstellungen deines Druckers in Ordnung sein, und möglicherweise musst du auch die Designparameter feinabstimmen, um den gewünschten Klang zu erzielen. Drucke langsam mit einer Linienbreite, die dem Düsendurchmesser entspricht, und wenn du Zweifel an deiner Kühlung hast, drucke 2 oder 3 Pfeifen gleichzeitig. Es ist ratsam, die Nahtpositionen manuell zu malen, wie ich es auf dem Bild (in weiß) getan habe.



    dog_whistleV3.zip

  • Heute hatte ich die Aufgabe, das Pfeifen für die Leute weniger lästig zu machen.

    Das würde bedeuten, die Grundfrequenz so weit anzuheben, dass man sie nicht zu sehr beachtet.

    Es bleibt abzuwarten, wie gut sich das wiederholen lässt, da die Abmessungen und Toleranzen immer kleiner werden.


    Jedenfalls habe ich versucht, den Resonanzraum zu verkleinern, den Lufteinlass dünner zu machen und den Lufteinlass neu auszurichten.

    Da die Schärfe und Lage der tatsächlichen Kante, auf die der Luftstrom trifft, aufgrund der Druckbeschränkungen nicht mit der Zeichnung übereinstimmt, ist es am besten, die Zeichnung zur visuellen Überprüfung in den Slicer zu importieren und dann die Zeichnung anzupassen, um eine vernünftige Anordnung zu erhalten.


    Ich begann damit, den Resonanzhohlraum zu verkürzen (die Variablennamen beziehen sich auf die V3-Dateien, die ich zuvor gepostet habe). Das bedeutet rl = 5 statt 9 mm. Außerdem habe ich die Hohlraumbreite rw von 7 auf 4 mm verringert. Außerdem wollte ich den Lufteinlass etwas dünner machen, also habe ich die Skalierung des Einlasses, "ies", von [1,0.6] auf [1,0.4] geändert. Dann wollte ich den Schlitz schmaler machen, indem ich den Ausschnitt näher heranrückte. Als ich mir das geschnittene Ergebnis ansah, bemerkte ich, dass ich den Schlitz in der Zeichnung wirklich klein machen muss, also änderte ich die Mundtiefe "my" von 1.5 auf 1.

    Das führte dazu, dass ich den Lufteinlasskanal ein wenig neu ausrichten musste, indem ich den Winkel "ia" von 4.55 Grad auf 5.1 Grad änderte. Die Winkelanpassung erfolgte nach einem ersten Versuch, der keinen großen Klang erzeugte. Dies sind die Bilder von OpenSCAD und Superslicer nach den Anpassungen:





    Nach den Anpassungen erhielt ich dieses Spektrum, aber die Pfeife war nicht sehr empfindlich, für einen Ton musste man ziemlich stark blasen.


    V3_narrow_slit.zip


    Dann beschloss ich, eine weitere Prüfung zu tun und gehen Sie zurück zu den ursprünglichen Öffnungsweite "mw" und "rw" von 7mm und sehen, was ich bekomme.

    Es war eine nette Überraschung, wie durch sanftes Blasen bekam ich dieses Spektrum:


    und durch härteres Blasen dieses:


    Klangbeispiel ist hier:

    V3_wide_slit.zip



    Ich habe nur eine Probe gedruckt, also wer weiß, wie wiederholbar dies sein würde. Ich hoffe, ein Hundebesitzer würde auch testen und sehen, ob sie brauchbare Ergebnisse erhalten. Zumindest sind diese jetzt ein bisschen erträglicher für die Familie hier.

  • Ich werde jetzt am Wochenende deine Pfeife mal testen. Mal schauen wie unsere zwei Hunde drauf reagieren. Danke dir schon mal im Voraus👍

    Drucker: Raise 3D E2 + Prusa MK3+

  • Hier sind die STL-Dateien für die Version mit dem 5 mm-Resonanzhohlraum für die beiden Öffnungsweiten 7 mm und 4 mm.

    Die Variablen, die sich gegenüber der zuvor geposteten Version von V3 mit niedrigerer Tonhöhe geändert haben, sind:


    ia = 5.1 (inlet angle, war 4.55)

    ies = [1,0.4] (inlet scaling towards the mouth, war [1,0.6]

    my = 1.5 (mouth depth, war 1)

    mw = 4 oder 7 (mouth width, war 7)

    rl = 5 (resonance cavity length, war 9,8 oder 7)

    rw = 4 oder 7 (resonanse cavity width, war 7)

  • Hier ist die V3.1-Version der flachen Pfeife. Eine kleine Korrektur war nötig, da die Mundöffnung in der Zeichnung gegen Null ging. Sie kann geschlossen erscheinen, da der Drucker natürlich nicht in der Lage ist, eine messerscharfe Kante zu reproduzieren, und sie wird beim Druck als offen erscheinen.

    Dies in OpenSCAD:



    Im Slicer wird es so aussehen:



    Ich habe heute mehrere Pfeifen aus PLA und PETG mit der beigefügten STL gedruckt, aber dein Drucker muss gut eingestellt sein. Achte auf die richtigen Fließeinstellungen und darauf, dass du gute Brücken bekommst, ohne dass zusätzliches Filament in die Kavitäten hängt. Es ist einfacher, mit der Version mit niedrigerer Tonhöhe zu beginnen, da die Details nicht so kritisch sind.

    Möglicherweise musst du mit dem Winkel des Einlasses (ia) spielen, um eine Pfeife zu bekommen, die auch bei starkem Anblasen einen Ton erzeugt.

  • Heute habe ich bei einem kurzen Spaziergang in der Nachbarschaft einen kleinen Praxistest gemacht.

    Ich hatte eine der hohen Pfeifen dabei, und als ich etwa hundert Meter vor mir eine Dame mit einem samojedischen Hund entdeckte, gab ich einen kurzen Pfiff ab. Der Hund blieb sofort stehen und drehte sich um, denn er schien sehr daran interessiert zu sein, mich zu begrüßen. Kurz darauf ging ein Mann mit einem kleinen Terrier oder so etwas spazieren. Der Hund bellte mich wie verrückt an, und dann gab ich einen kleinen Pfiff. Der Hund war verwirrt und hörte für ein paar Sekunden auf zu bellen und ging dann weiter. Die Pfiffe scheinen eine gewisse Wirkung zu haben.


    Als letztes in dieser Nacht beschloss ich, zu sehen, wie die Pfeife funktioniert, wenn ich sie um 90 Grad drehe. Ich druckte eine 5x5x26 mm große Pfeife aus, von der 20 mm der Lufteinlass sind, da man die Schallöffnung nicht wirklich im Mund haben kann.

    Es scheint, als hätte ich die Dimensionen ziemlich gut erraten, denn die Pfeife klingt gut und ist laut genug, um die Ohren lauter klingeln zu lassen als mein Tinnitus. Dieses Mal habe ich die Seiten des Mundes offen gelassen. Das Experimentieren mit den gedruckten Pfeifen macht fast so viel Spaß wie das Schnitzen der Weidenpfeifen als Kind.




  • Ich habe vergessen, die Version 4 der Hundepfeife zu posten.


    Ich habe es als Mini-Version für meinen Schlüsselanhänger gedruckt- Die Frequenz mit einem 3mm langen Hohlraum ist ein bisschen über 14 kHz oder über 15kHz, wenn man wirklich hart blasen. Die Miniversion ist nur 38mm lang und 5x6mm dick.


    Verwende z. B. die Spectroid-App auf deinem Telefon, um das Spektrum zu visualisieren, wenn du die hohen Frequenzen nicht hören kannst.



    Du kannst es in verschiedenen Größen ausdrucken oder sogar eine Version mit zwei Schallöffnungen usw. anfertigen. Wenn man die Frequenzen oder Größen ändert, muss man wahrscheinlich auch die Parameter der Schallöffnung und des Luftkanals feinabstimmen.

    Enthalten sind STLs für etwa 12khz (4 mm Hohlraum) und die 14 kHz-Version.



    Die STL:s sollen mit Arachne Slicing verwendet werden, um die kleinen Details gut zu drucken, die Einstellungen, die ich im Slicing verwendet habe, sind in der .scad-Datei aufgeführt. Wenn du normales Slicing verwendest, musst du wahrscheinlich mit der Schallöffnung und den Einstellungen der Luftdüse herumspielen. Bei den hohen Frequenzen werden die Abmessungen immer kleiner und kritischer.

    Wenn du keine wirklich gute Kühlung hast, ist es am besten, zwei der Minis gleichzeitig zu drucken, um dem Teil etwas mehr Zeit zum Abkühlen zu geben. Ich habe aus demselben Grund langsam gedruckt, vielleicht 30 mm/s.


    dog_whistleV4.zip

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