3.2 Eigener Klang

Im vorherigen Projekt haben wir einen aktiven Summer verwendet, dieses Mal benutzen wir einen passiven Summer.

Wie der aktive Summer nutzt auch der passive Summer das Phänomen der elektromagnetischen Induktion. Der Unterschied besteht darin, dass ein passiver Summer keine eigene Oszillationsquelle hat und daher nicht piept, wenn Gleichstromsignale verwendet werden. Dies ermöglicht es dem passiven Summer jedoch, seine eigene Oszillationsfrequenz anzupassen und unterschiedliche Töne wie „do, re, mi, fa, sol, la, ti“ zu erzeugen.

Lassen Sie den passiven Summer eine Melodie abspielen!

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein komplettes Set zu kaufen, hier ist der Link:

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

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ESP32 Starter Kit

320+

ESP32 Starter Kit

Sie können diese auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG

KAUF-LINK

ESP32 WROOM 32E

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ESP32-Kameraerweiterung

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Steckbrett

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Überbrückungsdrähte

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Widerstand

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Summer

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Transistor

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Verfügbare Pins

Hier ist eine Liste der verfügbaren Pins auf dem ESP32-Board für dieses Projekt.

Verfügbare Pins

IO13, IO12, IO14, IO27, IO26, IO25, IO33, IO32, IO15, IO2, IO0, IO4, IO5, IO18, IO19, IO21, IO22, IO23

Schaltplan

../../_images/circuit_3.1_buzzer.png

Wenn der IO14-Ausgang hoch ist, leitet der S8050 (NPN-Transistor) nach dem 1K-Strombegrenzungswiderstand (zum Schutz des Transistors), sodass der Summer ertönt.

Die Rolle des S8050 (NPN-Transistor) ist es, den Strom zu verstärken und den Summer lauter klingen zu lassen. Tatsächlich können Sie den Summer auch direkt an IO14 anschließen, aber dann wird der Summer leiser klingen.

Verdrahtung

Im Set sind zwei Arten von Summern enthalten. Wir benötigen den passiven Summer. Drehen Sie ihn um, die versiegelte Rückseite (nicht die freiliegende Leiterplatte) ist die, die wir verwenden wollen.

../../_images/buzzer.png

Der Summer benötigt beim Betrieb einen Transistor, hier verwenden wir S8050 (NPN-Transistor).

../../_images/3.1_buzzer_bb.png

Code

Bemerkung

  • Öffnen Sie die Datei 3.2_custom_tone.py, die sich im Pfad esp32-starter-kit-main\micropython\codes befindet, oder kopieren und fügen Sie den Code in Thonny ein. Klicken Sie dann auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie F5, um es auszuführen.

  • Stellen Sie sicher, dass Sie den Interpreter „MicroPython (ESP32).COMxx“ in der unteren rechten Ecke ausgewählt haben.

import machine
import time

# Define the frequencies of several musical notes in Hz
C4 = 262
D4 = 294
E4 = 330
F4 = 349
G4 = 392
A4 = 440
B4 = 494

# Create a PWM object representing pin 14 and assign it to the buzzer variable
buzzer = machine.PWM(machine.Pin(14))

# Define a tone function that takes as input a Pin object representing the buzzer, a frequency in Hz, and a duration in milliseconds
def tone(pin, frequency, duration):
    pin.freq(frequency) # Set the frequency
    pin.duty(512) # Set the duty cycle
    time.sleep_ms(duration) # Pause for the duration in milliseconds
    pin.duty(0) # Set the duty cycle to 0 to stop the tone

# Play a sequence of notes with different frequency inputs and durations
tone(buzzer, C4, 250)
time.sleep_ms(500)
tone(buzzer, D4, 250)
time.sleep_ms(500)
tone(buzzer, E4, 250)
time.sleep_ms(500)
tone(buzzer, F4, 250)
time.sleep_ms(500)
tone(buzzer, G4, 250)
time.sleep_ms(500)
tone(buzzer, A4, 250)
time.sleep_ms(500)
tone(buzzer, B4, 250)

Wie funktioniert das?

Wenn der passive Summer ein digitales Signal erhält, kann er nur das Zwerchfell bewegen, ohne einen Ton zu erzeugen.

Deshalb verwenden wir die Funktion tone(), um das PWM-Signal zu erzeugen, damit der passive Summer klingt.

Diese Funktion hat drei Parameter:

  • pin: Der Pin, der den Summer steuert.

  • frequency: Die Tonhöhe des Summers wird durch die Frequenz bestimmt, je höher die Frequenz, desto höher die Tonhöhe.

  • Duration: Die Dauer des Tons.

Wir verwenden die Funktion duty() um den Tastgrad auf 512 (etwa 50%) einzustellen. Es können auch andere Zahlen sein, es muss nur ein diskontinuierliches elektrisches Signal erzeugt werden, um zu oszillieren.

Mehr erfahren

Wir können bestimmte Tonhöhen simulieren und so ein komplettes Musikstück spielen.

Bemerkung

  • Öffnen Sie die Datei 3.2_custom_tone_music.py, die sich im Pfad esp32-starter-kit-main\micropython\codes befindet, oder kopieren und fügen Sie den Code in Thonny ein. Klicken Sie dann auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie F5, um es auszuführen.

  • Stellen Sie sicher, dass Sie den Interpreter „MicroPython (ESP32).COMxx“ in der unteren rechten Ecke ausgewählt haben.

import machine
import time

# Define the GPIO pin that is connected to the buzzer
buzzer = machine.PWM(machine.Pin(14))

# Define the frequencies of the notes in Hz
C5 = 523
D5 = 587
E5 = 659
F5 = 698
G5 = 784
A5 = 880
B5 = 988

# Define the durations of the notes in milliseconds
quarter_note = 250
half_note = 300
whole_note = 1000

# Define the melody as a list of tuples (note, duration)
melody = [
    (E5, quarter_note),
    (E5, quarter_note),
    (F5, quarter_note),
    (G5, half_note),
    (G5, quarter_note),
    (F5, quarter_note),
    (E5, quarter_note),
    (D5, half_note),
    (C5, quarter_note),
    (C5, quarter_note),
    (D5, quarter_note),
    (E5, half_note),
    (E5, quarter_note),
    (D5, quarter_note),
    (D5, half_note),
    (E5, quarter_note),
    (E5, quarter_note),
    (F5, quarter_note),
    (G5, half_note),
    (G5, quarter_note),
    (F5, quarter_note),
    (E5, quarter_note),
    (D5, half_note),
    (C5, quarter_note),
    (C5, quarter_note),
    (D5, quarter_note),
    (E5, half_note),
    (D5, quarter_note),
    (C5, quarter_note),
    (C5, half_note),

]

# Define a function to play a note with the given frequency and duration
def tone(pin,frequency,duration):
    pin.freq(frequency)
    pin.duty(512)
    time.sleep_ms(duration)
    pin.duty(0)

# Play the melody
for note in melody:
    tone(buzzer, note[0], note[1])
    time.sleep_ms(50)

  • Die Funktion tone setzt die Frequenz des Pins auf den Wert von frequency unter Verwendung der freq-Methode des pin-Objekts.

  • Anschließend setzt sie den Tastgrad des Pins auf 512 unter Verwendung der duty-Methode des pin-Objekts.

  • Dadurch erzeugt der Pin einen Ton mit der angegebenen Frequenz und Lautstärke für die Dauer von duration in Millisekunden unter Verwendung der sleep_ms-Methode des Zeitmoduls.

  • Der Code spielt dann eine Melodie ab, indem er durch eine Sequenz namens melody iteriert und für jede Note in der Melodie die Funktion tone mit der Frequenz und Dauer der Note aufruft.

  • Zwischen jeder Note wird auch eine kurze Pause von 50 Millisekunden unter Verwendung der sleep_ms-Methode des Zeitmoduls eingefügt.