3.2 カスタムトーン

前回のプロジェクトではアクティブブザーを使用しましたが、今回はパッシブブザーを使用します。

アクティブブザーと同様に、パッシブブザーも電磁誘導の現象を利用して動作します。違いは、パッシブブザーには発振源がないため、直流信号を使用してもビープ音を鳴らすことはありません。 しかし、これによりパッシブブザーは自身の発振周波数を調整でき、「ド、レ、ミ、ファ、ソ、ラ、シ」といった異なる音符を出すことができます。

パッシブブザーでメロディーを鳴らしましょう！

必要な部品

このプロジェクトには、以下のコンポーネントが必要です。

キット全体を購入することは非常に便利です。こちらがリンクです：

名前

このキットのアイテム

リンク

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以下のリンクから個別に購入することもできます。

コンポーネントの紹介

購入リンク

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ESP32カメラ拡張ボード

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ブレッドボード

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ジャンパーワイヤ

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抵抗器

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ブザー

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トランジスタ

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利用可能なピン

このプロジェクトのESP32ボードに利用可能なピンのリストです。

利用可能なピン

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

回路図

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

IO14の出力が高いと、1Kの電流制限抵抗（トランジスタを保護するため）を経由して、S8050（NPNトランジスタ）が導通し、ブザーが鳴ります。

S8050（NPNトランジスタ）の役割は、電流を増幅してブザーの音を大きくすることです。実際には、ブザーを直接IO14に接続しても問題ありませんが、ブザーの音が小さくなることがわかります。

配線図

キットには2種類のブザーが含まれています。 アクティブブザーを使用する必要があります。それらを裏返すと、シールドされた背面（露出したPCBではない方）が必要なものです。

../../_images/buzzer.png

ブザーは動作時にトランジスタを使用する必要がありますが、ここではS8050（NPNトランジスタ）を使用します。

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

コード

注釈

  • esp32-starter-kit-main\micropython\codes パスにある 3.2_custom_tone.py ファイルを開くか、コードをThonnyにコピー＆ペーストしてください。次に、「現在のスクリプトを実行」をクリックするか、F5キーを押して実行します。

  • 右下のコーナーで「MicroPython (ESP32).COMxx」インタープリタを選択してください。

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)

どのように動作するのか？

パッシブブザーにデジタル信号を与えると、音を発生させることなくダイヤフラムを押し続けるだけです。

そのため、 tone() 関数を使用してPWM信号を生成し、パッシブブザーに音を出させます。

この関数には3つのパラメーターがあります：

  • pin: ブザーを制御するピン。

  • frequency: ブザーの音程は周波数によって決まり、周波数が高いほど音程も高くなります。

  • Duration: 音の持続時間。

duty() 関数を使用してデューティサイクルを512(約50%)に設定します。他の数値でも構いませんが、不連続な電気信号を生成して振動させる必要があります。

もっと学ぶ

特定のピッチをシミュレートし、完全な音楽曲を演奏することができます。

注釈

  • esp32-starter-kit-main\micropython\codes パスにある 3.2_custom_tone_music.py ファイルを開くか、コードをThonnyにコピー＆ペーストしてください。次に、「現在のスクリプトを実行」をクリックするか、F5キーを押して実行します。

  • 右下のコーナーで「MicroPython (ESP32).COMxx」インタープリタを選択してください。

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)

  • tone 関数は、 pin オブジェクトの freq メソッドを使用して、ピンの周波数を frequency の値に設定します。

  • 次に、 pin オブジェクトの duty メソッドを使用して、ピンのデューティサイクルを512に設定します。

  • これにより、ピンは指定された周波数と音量で duration ミリ秒の間音を出すことになります。これは、timeモジュールの sleep_ms メソッドを使用します。

  • コードは、 melody と呼ばれるシーケンスを通じて反復し、メロディの各ノートに対してそのノートの周波数と持続時間で tone 関数を呼び出すことにより、メロディを演奏します。

  • また、timeモジュールの sleep_ms メソッドを使用して、各ノートの間に50ミリ秒の短い休止を挿入します。