電子ブザーと圧電スピーカーを使ってみる(Arduino)

2021年7月18日 2021年9月28日

gifu_shino.g

今回は、
・電子ブザー（アクティブブザー）
・圧電スピーカー（パッシブブザー）
を使ってみます。

機器の動作状態を知らせるために、
音を利用することがよくあります。

Arduinoには、標準で音を出す機能はありませんから、
ブザーやスピーカーを回路に加えることになります。

一般に、
・電子ブザー（アクティブブザー）は、
　発振回路が内蔵されていて、動作電圧を掛けると、
　内蔵の発振回路を使った音程の音が鳴ります。
・圧電スピーカー（パッシブブザー）は、
　外部から与えた音声周波数（信号）に従った音が鳴ります。
　普通のスピーカーと同じです。
が利用されているのではと思います。

私が所有している製品です。

私の所有製品とは違いますが、類似商品のご紹介です。
・電子ブザー　１２ｍｍ　ＵＤＢ－０５ＬＦＰＮ
　　¥80- [UDB-05LFPN]
　　秋月電子通商
　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-09704/

・圧電スピーカー（圧電サウンダ）（１３ｍｍ）ＰＫＭ１３ＥＰＹＨ４０００－Ａ０
　　¥30- [PKM13EPYH4000-A0]
　　秋月電子通商
　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04118/

まず、電子ブザー（アクティブブザー）を使ってみます。
電子ブザーは、電流を流す、流さないの2つの選択です。
・電流を流す（HIGH）：ブザーが鳴る
・電流を流さない（LOW）：ブザーは鳴らない
です。

回路は図の通りです。
　　　この回路図の作図には fritzing を利用させて頂いております。
　　　https://fritzing.org/home/
　　　・電子ブザーは、極性（＋－）がありますから間違えないように設置します。

スケッチです。

// 大域変数宣言
int pinNo = 9;   // 9番ピン設定
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode( pinNo, OUTPUT );   // 9番ピンを出力設定
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite( pinNo, HIGH );     // ブザーを鳴らす
  delay( 500 );    // 500ms停止
  digitalWrite( pinNo, LOW );     // ブザーを止める
  delay(1000);     // 1000停止
}

LED点灯、消灯させるスケッチと同様ですね。
Arduino に書き込んで実行してみます。

音色は製品によって違いますが、
0.5秒鳴り、1.0秒停止と繰り返しでいると思います。

では、もう一つ、
スケッチしてみます。

// 大域変数宣言
int pinNo = 9;   // 9番ピン設定
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode( pinNo, OUTPUT );   // 9番ピンを出力設定
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite( pinNo, HIGH );     // ブザーを鳴らす
  delay( 500 );    // 500ms停止
  digitalWrite( pinNo, LOW );     // ブザーを止める
  delay( 50 );     // 50ms停止
  // ON、OFFのタイミングを早くする
  for( int i = 0; i < 20; i++ ){
    digitalWrite( pinNo, HIGH );     // ブザーを鳴らす
    delay( 20 );    // 20ms停止
    digitalWrite( pinNo, LOW );     // ブザーを止める
    delay( 20 );     // 20ms停止
  }
  delay( 1000 );    // 1000ms停止
}

Arduino に書き込んで実行してみます。

音色は、内蔵の発振回路で決まってしまいますが、
ON（HIGH）、OFF（LOW）のタイミングを変えることで、
音が変化して聞こえるのではないでしょうか。

続いて、圧電スピーカー（パッシブブザー）を使ってみます。

圧電スピーカーは、普通のスピーカーと同じく、
音声信号（周波数）に従った音が鳴ります。

音階	周波数(Hz)
ド4	261.6
レ4	293.6
ミ4	329.6
ファ4	349.2
ソ4	391.9
ラ4	440.0
シ4	493.8
ド5	523.2

音階と周波数

圧電スピーカーに、周波数を送るには、
tone( ) 関数を使用します。
tone( ) 関数の書式は、
　tone ( ピン番号, 周波数(Hz), 出力する時間 )
で、
・デジタルピン9番を使用
・262HZの周波数（ド4）
・200ms間（200ミリ秒）
の場合、
　tone ( 9, 262, 200 )
　delay( 200 )
となります。
　delay( 200 )
ですが、
これは、次の動作に入るのを避けるため、
200ms間、音が鳴っている間、停止させます。

簡単ですが、ドレミの3音を順番に繰り返し鳴らしてみます。
回路は図の通りです。
・製品にもよると思いますが、私が使用した製品には極性（＋－）はありません。

スケッチです。

// 変数宣言と初期化
int pinNo = 9;  // 使用デジタルピン番号設定
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  tone( pinNo, 262, 200 );  // ドの音を発信
  delay( 200 );
  tone( pinNo, 294, 200 );  // レの音を発信
  delay( 200 );
  tone( pinNo, 330, 200 );  // ミの音を発信
  delay( 2000 );    // 2000ms停止
}

Arduino に書き込んで実行してみます。

ドレミファソラシドを鳴らせてみます。
少し工夫して、スケッチしてみます。

// 変数宣言と初期化
int sound_type[8] = {
  262, 294, 330, 349, 392, 440, 494, 523  // ドレミファソラシド
};
//　変数宣言と初期化
int pinNo = 9;  // 使用デジタルピン番号選定
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  // 配列に設定された音を順番に発信する
  for( int i = 0; i < 8; i++ ){
    tone( pinNo, sound_type[i], 200 );  // 発信
    delay( 200 );   // 停止
  }   
     // 配列に設定された音を逆順に発信する
  for( int i = 7; i >= 0; i-- ){
    tone( pinNo, sound_type[i], 200 );  // 発信
    delay( 200 );   // 停止
  }
  delay( 2000 );    // 2000ms停止
}

Arduino に書き込んで実行してみます。