Оригинальный инструмент был изобретён ещё в 1920 году, Львом Сергеевичем Терменом. А сейчас мы имеем возможность воспроизвести изобретение с помощью нехитрой электроники.

В этом эксперименте мы имитируем действие музыкального инструмента терменвокс: изменяем высоту звучания бесконтактным путем, больше или меньше закрывая от света фоторезистор. Прочтите перед выполнением:

-   Пьезодинамик

СПИСОК ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

-   1 плата Arduino Uno;

-   1 беспаечная макетная плата;

-   1 пьезопищалка;

-   6 проводов «папа-папа»;

-   1 резистор номиналом 10 кОм;

-   1 фоторезистор.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА

СХЕМА НА МАКЕТНОЙ ПЛАТЕ

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ

• В данной схеме мы используем резистор нового номинала, посмотрите таблицу маркировки, чтобы найти резистор на 10 кОм или воспользуйтесь мультиметром;
• Полярность фоторезистора, как и обычного резистора, не играет роли. Его можно устанавливать любой стороной;
• В данном упражнении мы собираем простой вариант схемы включения пьезодинамика;
• Полярность пьезопищалки роли не играет: вы можете подключать любую из ее ножек к земле, любую к порту микроконтроллера;
• На Arduino Uno использование функции tone мешает использованию ШИМ на 3-м и 11-м портах. Зато можно подключить ее к одному из них;
• Вспомните как устроен делитель напряжения: фоторезистор помещается между аналоговым входом и землей. Так мы получаем резистивный фотосенсор.

СКЕТЧ

скачать скетч для Arduino IDE

// даём имена для пинов с пьезопищалкой (англ. buzzer) и фото-
// резистором (англ. Light Dependent Resistor или просто LDR)
#define BUZZER_PIN 3
#define LDR_PIN A0
 
void setup()
{
 // пин с пьезопищалкой — выход...
 pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
 
 // ...а все остальные пины являются входами изначально,
 // всякий раз при подаче питания или сбросе микроконтроллера.
 // Поэтому, на самом деле, нам совершенно необязательно
 // настраивать LDR_PIN в режим входа: он и так им является
}
 
void loop()
{
 int val, frequency;
 
 // считываем уровень освещённости так же, как для
 // потенциометра: в виде значения от 0 до 1023.
 val = analogRead(LDR_PIN);
 
 // рассчитываем частоту звучания пищалки в герцах (ноту),
 // используя функцию проекции (англ. map). Она отображает
 // значение из одного диапазона на другой, строя пропорцию.
 // В нашем случае [0; 1023] -> [3500; 4500]. Так мы получим
 // частоту от 3,5 до 4,5 кГц.
 frequency = map(val, 0, 1023, 3500, 4500);
 
 // заставляем пин с пищалкой «вибрировать», т.е. звучать
 // (англ. tone) на заданной частоте 20 миллисекунд. При
 // cледующих проходах loop, tone будет вызван снова и снова,
 // и на деле мы услышим непрерывный звук тональностью, которая
 // зависит от количества света, попадающего на фоторезистор
 tone(BUZZER_PIN, frequency, 20);
}

ПОЯСНЕНИЯ К КОДУ

• Функция map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh) возвращает целочисленное значение из интервала [toLow, toHigh], которое является пропорциональным отображением содержимого valueиз интервала [fromLow, fromHigh];
• Верхние границы map не обязательно должны быть больше нижних и могут быть отрицательными. К примеру, значение из интервала [1, 10] можно отобразить в интервал [10,-5];
• Если при вычислении значения map образуется дробное значение, оно будет отброшено, а не округлено;
• Функция map не будет отбрасывать значения за пределами указанных диапазонов, а также масштабирует их по заданному правилу;
• Если вам нужно ограничить множество допустимых значений, используйте функцию constrain(value, from, to), которая вернет:
  • value, если это значение попадает в диапазон [from, to];
  • from, если value меньше него;
  • to, если value больше него.
• Функция tone(pin, frequency, duration) заставляет пьезопищалку, подключенную к порту pin, издавать звук высотой frequency герц на протяжении duration миллисекунд;
• Параметр duration не является обязательным. Если его не передать, звук включится навсегда. Чтобы его выключить, вам понадобится функция noTone(pin). Ей нужно передать номер порта с пищалкой, которую нужно выключить;
• Одновременно можно управлять только одной пищалкой. Если во время звучания вызвать tone для другого порта, ничего не произойдет;
• Вызов tone для уже звучащего порта обновит частоту и длительность звучания.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ СЕБЯ

1. Каким сопротивлением должен обладать фоторезистор, чтобы на аналоговый вход было подано напряжение 1 В?
2. Можем ли мы регулировать яркость светодиода, подключенного к 11-му порту, во время звучания пьезопищалки?
3. Что изменится в работе терменвокса, если заменить резистор на 10 кОм резистором на 100 кОм? Попробуйте ответить без эксперимента. Затем отключите питание, замените резистор и проверьте.
4. Каков будет результат вызова map(30,0,90,90,-90)?
5. Как будет работать вызов tone без указания длительности звучания?
6. Можно ли устроить полифоническое звучание с помощью функции tone?

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Уберите из программы чтение датчика освещенности и пропищите азбукой Морзе позывной SOS: три точки, три тире, три точки;
2. Измените код программы так, чтобы с падением освещенности звук становился ниже (например, падал от 5 кГц до 2,5 кГц);
3. Измените код программы так, чтобы звук терменвокса раздавался не непрерывно, а 10 раз в секунду с различимыми паузами.

​

С оригиналом статьи вы можете ознакомиться на сайте Amperka.ru

ЭКСПЕРИМЕНТ 3 | ОГЛАВЛЕНИЕ | ЭКСПЕРИМЕНТ 5