超簡単! 電子工作教室「ドレミファ電子ピアノ」

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arduino
ドレミファ電子ピアノ

ラ=440Hz シ=494Hz ド=523Hz レ=587Hz ミ=659Hz  ファ=698Hz ソ=784Hz  ラ=880Hz

音は、空気の振動です。音が振動となって伝わるときの空気の圧力のことを音圧(sound pressure)といいます。

気圧が密になったり、疎になったり、この変化が一秒間に何回あるかを周波数(frequency)と呼び、Hz(ヘルツ)という単位で表します。回数が少ないと低い音、多いと高い音になりますね。

人間の耳で聞くことのできる「音」の周波数 (可聴周波数帯域) は、一般的には「20Hz~20,000Hz (20kHz)」といわれていますが、その中でも「2kHz~4kHz」付近の音が聞き取りやすいそうです。(私には、キーンという高音が気にするといつも聞こえています)うちの高性能ヘッドフォンのスペック表示には20Hz-20KHz (Bluetooth接続時) 、16Hz-40KHz (AUXケーブル接続時)とありました。だからいい音なんだ??

ドレミファ電子ピアノを作って音を鳴らしてみましょう。

準備するもの

  • タクトスイッチ: 8個
  • 抵抗330Ω: 8個
  • 圧電スピーカー(圧電サウンダ/ブザー): 1個 
  • 長いジャンパー線: 1本程
  • 短いジャンパー線: 8本程
ドレミファ電子ピアノ

タクトスイッチには4本の足(端子)が出ていますが、足が出ている側面の方向どうし(1と2)がボタンを押した場合につながります。(反対側の足は押さなくてもつながっています。)

ブレッドボードに

次の回路を組んでください。

ドレミファ電子ピアノ

出来たらパソコンでAruduino IDEを使って次のスケッチを入力しましょう。

void setup(){
    for(int i=2; i<=9; i=i+1) {   //2番から9番へ順番につなげた
        pinMode(i, INPUT);        //iをピン番号とし、出力します
  digitalWrite(i, HIGH);
    }
}
void loop(){
 int t=0;
 if(digitalRead(2)==LOW) {    // 2番につながるスイッチが押されたら
  t=523;                      // 「ド」の音を出す
 }
 if(digitalRead(3) == LOW) {   // 3番につながるスイッチが押されたら
  t=587;                       // 「レ」の音を出す
 }
 if(digitalRead(4) == LOW) {   // 4番につながるスイッチが押されたら
  t=659;                       // 「ミ」の音を出す
 }
 if(digitalRead(5) == LOW) {   // 5番につながるスイッチが押されたら
  t=698;                       // 「ファ」の音を出す
 }
 if(digitalRead(6) == LOW) {   // 6番につながるスイッチが押されたら
  t=784;                       // 「ソ」の音を出す
 }
 if(digitalRead(7) == LOW) {   // 7番につながるスイッチが押されたら
  t=880;                       // 「ラ」の音を出す
 }
 if(digitalRead(8) == LOW) {   // 8番につながるスイッチが押されたら
  t=988;                       // 「シ」の音を出す
 }
 if(digitalRead(9) == LOW) {   // 9番につながるスイッチが押されたら
  t=1046;                      // 「ド」の音を出す
 }
 if (t!=0) {      //どのスイッチも押されていない時tは0とし音を止める
  tone(11, t);
 } else {
  noTone(11);
 }
}

書き込みができたら、実際に音が出るか確認しましょう。

♪ 一本指奏法で演奏してみましょう。♪

かえるの歌

ど れ み ふぁ み れ ど

み ふぁ そ ら そ ふぁ み

ど   ど   ど   ど ど ど れ れ み み ふぁ ふぁ み れ ど

チューリップ

ど れ み  ど れ み  そ み れ ど れ み れ

そ そ み そ  ら ら そ  み み れ れ ど

きらきら星

ど  ど  そ  そ  ら  ら  そ

ふぁ  ふぁ  み  み  れ  れ  ど

そ  そ  ふぁ  ふぁ  み  み  れ   そ  そ  ふぁ  ふぁ  み  み  れ

ど  ど  そ  そ  ら  ら  そ

ふぁ  ふぁ  み  み  れ  れ  ど

ちょうちょ

そ み み  ふぁ れ れ  ど れ み ふぁ そ そ そ

そ み み  ふぁ れ れ  ど み そ そ み み み

圧電サウンダ/ブザーは圧電振動板をプラスチックケース(共鳴器)に組み込んだ発音部品です。

しょぼい音しかでませんが、Arduinoの場合はtone関数で簡単に音を出せますね。

スピーカーやイヤホン・ヘッドホンは、人の話し声や繊細な楽器の音色のような複雑な音も鳴らすことができます。コンサートのPAってすごいじゃないですか。最近のは、すごく音がいい!!(じじいの私には「ハイレゾ High Resolution」を聞き分けることが出来ないと思う。みんないい音。)

音階と周波数(Hz)値は下記のようになります。 数値が大きくなるほど音が高くなります。

ファ
131147165175196220247
262294330349392440494
523587659698784880988
1046117413181396156717601975
音階と周波数(Hz)値

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