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主にVBAネタを扱っているブログです。

前回はラーメンのチャルメラを流すコードだったけど、今回はもう少し長めのメロディーを作ってみた。

作ったもの

作ったメロディーはシューティングゲーム、東方風神録の3面テーマ「神々が恋した幻想郷」。

折角なのでYouTubeにUploadした。(音が鳴るので注意)
キッコーマン 超焼肉のたれ 甘口 340g x12 * 敬老の日


知らない方向けに原作もご紹介。※私のプレイじゃないです。
youtu.be

配線は前回のチャルメラと同じ。

コード

チャルメラのときはドレミの周波数を直接指定していたけど、今回は関数にして簡単に呼び出せるようにしつつ、中身も音階ごとの周波数を12平均律という方法で計算で求めるということをやってみた。

ラの音が440Hzと定められているので、そこに2の12乗根をn乗するとn音階あがり、-n乗するとn音階下がる。
これをさらにm倍すると、mオクターブ上がり、mで割るとmオクターブ下がるという仕組み。

ド♯・レ♯とかは今回定義しなかったのでドレミファソラシの7音のみ定義。

const double FREQUENCY_PITCH = 1.0594630943593;
const double RA_FREQUENCY = 440;
const int DEFAULT_WIDTH = 200;
const int SOUND_PIN = 12;
void Do(float octave = 1, int sound_time = 1, int wait = 0){
  tone(SOUND_PIN, pow(FREQUENCY_PITCH, -9) * RA_FREQUENCY * octave, DEFAULT_WIDTH * sound_time); delay(DEFAULT_WIDTH * sound_time+wait);
}
void Re(float octave = 1, int sound_time = 1, int wait = 0){
  tone(SOUND_PIN, pow(FREQUENCY_PITCH, -7) * RA_FREQUENCY * octave, DEFAULT_WIDTH * sound_time); delay(DEFAULT_WIDTH * sound_time+wait);
}
void Mi(float octave = 1, int sound_time = 1, int wait = 0){
  tone(SOUND_PIN, pow(FREQUENCY_PITCH, -5) * RA_FREQUENCY * octave, DEFAULT_WIDTH * sound_time); delay(DEFAULT_WIDTH * sound_time+wait);
}
void Fa(float octave = 1, int sound_time = 1, int wait = 0){
  tone(SOUND_PIN, pow(FREQUENCY_PITCH, -4) * RA_FREQUENCY * octave, DEFAULT_WIDTH * sound_time); delay(DEFAULT_WIDTH * sound_time+wait);
}
void So(float octave = 1, int sound_time = 1, int wait = 0){
  tone(SOUND_PIN, pow(FREQUENCY_PITCH, -2) * RA_FREQUENCY * octave, DEFAULT_WIDTH * sound_time); delay(DEFAULT_WIDTH * sound_time+wait);
}
void Ra(float octave = 1, int sound_time = 1, int wait = 0){
  tone(SOUND_PIN, pow(FREQUENCY_PITCH, 0) * RA_FREQUENCY * octave, DEFAULT_WIDTH * sound_time); delay(DEFAULT_WIDTH * sound_time+wait);
}
void Si(float octave = 1, int sound_time = 1, int wait = 0){
  tone(SOUND_PIN, pow(FREQUENCY_PITCH, 2) * RA_FREQUENCY * octave, DEFAULT_WIDTH * sound_time); delay(DEFAULT_WIDTH * sound_time+wait);
}
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(2,INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(0,ramen_on,FALLING);
  pinMode(3,INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(1,ramen_off,FALLING);
  pinMode(12,OUTPUT);
  pinMode(13,OUTPUT);
}
void loop() {
  Ra();
  Do(2);
  Re(2,5);
  Do(2);
  So();
  Do(2);
  Ra(1,6);
  Ra();
  Do(2);
  Re(2,4);
  Fa(2);
  Mi(2);
  Re(2);
  Do(2);
  Re(2,5);
  Re(2);
  Do(2);
  Ra(1,1,1);
  So(1,5); //Something wrong happen here when I remove wait 1 at Ra just above.
  Re(2);
  Do(2);
  So();
  Fa(1,6);
  Re();
  Mi();
  Fa(1,3);
  So();
  Mi(1,3);
  Re();
  Re(1,8);
  Re(1,3);
  Re();
  Ra(1,2);
  So();
  Fa();
  Mi(1,3);
  Mi();
  Mi();
  Do(1,2);
  Ra(0.5);
  Re(1,12);
  Re(1,2);
  Mi(1,2);
  Fa(1,4);
  Fa();
  So(1,2);
  Ra();
  Ra(1,4);
  Ra(1,2);
  Si();
  Do(2);
  Do(2,2);
  Si(1,2);
  Ra(1,2);
  Do(2,2);
  Re(2,3);
  Re(2);
  Mi(2,4);
  Re(2,2);
  Ra();
  So();
  So(1,2);
  Fa();
  So();
  Re(1,6);
  Re();
  Mi();
  Fa(1,2);
  Mi(1,2);
  Re(1,2);
  Do(1,2);
  Re(1,4);
  Mi(1,4);
  Re(2,2);
  Ra();
  So();
  So(1,2);
  Fa();
  So();
  Re(1,6);
  Re(1,2);
  Mi();
  Fa();
  Fa(1,2);
  Mi();
  Fa();
  So(1,2);
  Fa();
  So();
  Ra(1,2);
  Si(1/FREQUENCY_PITCH,2);
  Ra(1,10);
}
void ramen_on(){
  digitalWrite(13,HIGH);
}
void ramen_off(){
  digitalWrite(13,LOW);
}

苦労した点

音階データ(ドレミ)はすぐ見つかったけど、長さが分からないので苦労した。
楽譜なんてものはもちろん読めないし。

使った方法が、一旦すべての伸ばし音を短く切って、各音を同じ長さで歌いながら確認するという手法。

たとえばこの曲の始まりはこんな感じなんだけど、
「ラドレーーーードソドラーーーーー」

「ラドレレレレレドソドララララララ」という風に歌いながら机でも叩いて、叩いた回数を数えれば、何個分伸ばせばいいか分かる。

あ、昼休み終わってしまったので以上。

前回は絶対に起きられるアラームの構想について書いたが、今回はその実装に向けた要素技術の実験。
thom.hateblo.jp

要素技術ってなんか大層な響きだけど、そんなに大げさなものではなく、スイッチの割り込み処理である。
特に他に呼びようがないのでそう呼んでるだけ。

割り込み処理とは

Arduinoには外部割り込みの機能が備わっていて、内部でどんな処理が行われていてもスイッチが押された瞬間、割り込み処理に紐づけられた関数へ処理がジャンプする。そして割り込みが終わると元の作業に戻る。

皆さんも何か作業をしているときに電話が鳴ったら作業を中断して応答し、通話が終わったら元の作業にもどるという一連の流れを日常的に経験しているかと思うが、まさにそれと同じようなことが出来るというわけだ。

この機能を使わないと、ボタンを押してもメイン処理が終わるまで反応しないという応答性の悪いプログラムが出来てしまう。

今回作るもの

スイッチAを押すとスピーカーがオンになりチャルメラが聴こえてくる。
スイッチBを押すとスピーカーがオフになりチャルメラが聴こえなくなる。

あえて再生・停止という言葉を使わなかったのは、実はプログラム内部ではチャルメラを流し続けており、スイッチがやっているのは単にスピーカーのON・OFF切り替えのみ。なのでスイッチAを押しても最初から再生されるとは限らず、高い確率でメロディの途中から聞こえてくる。

完成品


スペシャルパーツ武川 タンデムステップマークカバー スーパーカブC125 06-13-0083v7110-1-13 三栄水栓 各メーカーお問い合わせ先一覧 カテゴリ:水栓金具 シリーズの代表写真が用いられている場合があります 最高使用水圧 二次側設定水圧 最大25倍 小林製薬の栄養補助食品 60℃注:凍結のおそれがある場合は使用できません SAN-EI商品型番:v7110-1-13 製品に関するお問い合わせからお願い致します 配管用品 ミニ減圧弁 2016年4月のメーカー情報に準拠しております V7110-1-13 ご注文下さい 最安値挑戦中 止水栓用 写真はイメージです 2コセット 3423円 13 最大25倍のチャンス 全品対象 最高使用温度 0.75MPa 水栓部材 部材 SANEI 60粒 0.3MPa 商品の詳細につきましては必ずカタログやメーカーHPにてご確認の上 ※外観 工具メーカー:三栄水栓 ご注意 約60日分 1 ブルーベリー 仕様は予告なく変更することがありますのでご了承ください V7110 ※型番を事前にご確認の上お問い合わせいただきますよう宜しくお願い申し上げます v7110113クリームクレンジング 自然植物エキス ノンパラベン ノンアルコール 無香料 無着色 日本製 洗顔 毛穴 エイジングケア 爽肌精 クリームクレンジングガオナ 水栓ノズル 注意 約60日分 GAHC027 スパウト 通常のパイプと比べて吐水位置が高いのでシンクを広く使えます GA-HC027 外径16ミリ 商品説明 使用温度:1~60℃ 厨房 泡沫金具を取外すことで 60粒 2コセット W26山20ネジ 流し台を広く使うことができる パイプ 長さ220ミリの蛇口用交換パイプです 高さアップ 台所 触れても熱くありません カクダイ W22山20ネジの浄水器やキッチンシャワーを取付けできます ノズル 水栓パイプ があり 水ハネ防止 ニュースワンパイプ Uパイプ パイプ先端に熱伝導を防ぐ断熱キャップが付いているので ABS樹脂 小林製薬の栄養補助食品 取付ネジサイズ 使用中のパイプ外径が16ミリであればどんな蛇口にも取付けできます カクダイ06-6538-1124 泡沫スワンパイプ 2269円 毎日の生活で節水を意識せずに節約できます 浄水器 ブルーベリー 生産国:日本 W26山20 長さ220ミリ キッチン 当社比 交換 丸パイプ 自在パイプ 材質:黄銅 節水器具未使用の場合と比べて約30%の節水効果 腰高パイプ 泡沫金具が付いているので 上向きパイプ 蛇口パイプ 交換時 洗面所 ナットのネジが合わない場合は現在使われている古いナットをご使用ください 特長 使用圧力:0.05~0.75MPa不透明のスクエアカットのガラスビーズが印象的で、落ち着きのある一本簪(かんざし)です。 ヘアアクセサリー 一本 洋風 カジュアル 普段使いOK まとめ髪 かんざし wargo 【ヘレナ簪-ティールブルー/キャメル/ホワイト】商品詳細商品名:リアインナーフェンダー付属品:ビスクリップナットメーカー:MOS輸入販売元:株アイネットJAN:4571460857436 MOS製 購入履歴からのご注文キャンセル 商品名 3522円 マジェスティS 35948JAN4571460857436品番u2mall-b00kg6f5e4重量商品仕様-商品説明 しかもデザインと機能を追求したMOS製です おすすめポイントマジェスティS乗りにマストアイテムのご紹介です リアフェンダー アイネットでは輸入販売元として製品保証もお付けしています リアマッドガード 対応車種YAMAHA:マジェスティS型式:SG28J※ご注文タイミングやご注文内容によっては 純正のリアフェンダーでは防げなかったあの厄介な泥ハネがこのインナーフェンダーで解消されます S-MAX用 約60日分 2コセット インナーフェンダー 小林製薬の栄養補助食品 SMAX 修正を受け付けることができない場合がございます ブルーベリー ※大型商品や一部の商品につきましてはメーカー取り寄せとなる場合がございます 60粒 6ヶ月保証付 6ヶ月保証 35948 PL保険加入商品【単三電池 4本】おまけ付き固い地面や大きなペグの打ち込める、重量のあるハンマー アウトドア関連 固い地面や大きなペグの打ち込める、重量のあるハンマー8984受付時間:9:00~17:30 約60日分 この商品は医薬品です 会社名:株式会社ヤクルト本社住所:〒104-0061 嘔吐3.服用後,次の症状があらわれることがあるので,このような症状の持続又は増強が見られた場合には,服用を中止し,医師,薬剤師又は登録販売者に相談してください 6錠 用量を厳守してください 消化器:はげしい腹痛,吐き気 クロスCMC-Na 2179円 株式会社ヤクルト本社 便秘 保管および取扱い上の注意 株式会社レデイ薬局 5550 製造販売会社ユニテックメディカル 守らないと現在の症状が悪化したり,副作用が起こりやすくなります はげしい腹痛,吐き気 土 商品区分 定められた用法 1.本剤を服用している間は,次の医薬品を服用しないでください ただし,初回は最小量を用い,便通の具合や状態をみながら少しずつ増量又は減量してください 3 2 小児の手の届かない所に保管してください 会社名:ユニテックメディカル株式会社住所:〒635-0143 服用時はなるべくコップ一杯の水とともに錠剤を服用してください 直射日光の当たらない湿気の少ない涼しい所に密栓して保管してください 使用期限を過ぎた製品は,服用しないでください 広告文責 中 土,日,祝日ならびに当社休日を除く くすり相談室電話:03 便秘に伴う次の症状の緩和:頭重,のぼせ,肌あれ,吹出物,食欲不振 消費者相談窓口 下剤 03-5550ー8984 他の瀉下薬 ブルーベリー 同梱されている添付文書を必ずお読みください ,腹部膨満,腸内異常醗酵,痔 60粒 1年以内のものに関しては使用期限を記載します 使用上の注意 年齢:1回量 次の量を1日3回,食間に服用してください アロエ末の有効成分が,自然に近い穏やかな排便をもたらします お問い合わせ先 達也 医師の治療を受けている人 2.大量に服用しないでください アロエ末 ご了承ください 妊婦又は妊娠していると思われる人 750mg添加物軽質無水ケイ酸,バレイショデンプン,ステアリン酸マグネシウム,クロスカルメロースナトリウム 医薬学術部 第3類医薬品 ※商品リニューアル等によりパッケージ及び容量は変更となる場合があります 次の症状のある人 ,合成ケイ酸アルミニウム,ヒドロキシプロピルスターチ,結晶セルロース 089-909-3777管理薬剤師:喜安 日 祝日ならびに当社休日を除く 1 小児に服用させる場合には,保護者の指導監督のもとに服用させてください 医薬品 用法 効果 他の容器に入れ替えないでください ■相談すること1.次の人は服用前に医師,薬剤師又は登録販売者に相談してください 180錠 銀座木挽ビル問い合わせ先:医薬学術部 医薬品の使用期限 東京都中央区銀座7-16-21 食欲減退 1年以上の使用期限のものを販売しております 原産国 2~1錠7歳未満:服用しないでください用法関連注意 :1~2錠7歳以上15歳未満:1 15歳以上 成人 1.92g ■してはいけないこと 奈良県高市郡高取町車木323-1 日本 小林製薬の栄養補助食品 アロエ便秘薬 医薬品に関しては特別な表記の無い限り くすり相談室 成分分量 効能 2コセット 受付時間9:00~17:30 用量 リスク区分 嘔吐2.服用後,次の症状があらわれた場合は副作用の可能性があるので,直ちに服用を中止し,この文書を持って医師,薬剤師又は登録販売者に相談してください 下痢4.1週間位服用しても症状がよくならない場合は服用を中止し,この文書を持って医師,薬剤師又は登録販売者に相談してください 株 誤用の原因になったり,品質が変わります 関係部位:症状 4 アロエ便秘薬はアロエの粉末を飲みやすい錠剤にした,お薬です【因幡電機産業】45°異径Y管種:VP管、呼び径:100-75 45°異径Y IRSP-100-75P-Y 管種:VP管、呼び径:100-75 コードNo.:81137原材料の一部に小麦 パプリカ色素 2コセット 黒胡椒 高さx奥行x幅 :9.2cm 大豆を含む しょうゆ アミノ酸等 カロリー:1本あたり:64kcal商品 3551円 原材料の一部に小麦を含む 商品 10個 約60日分 20cm 1本 小林製薬の栄養補助食品 丸善 左 60粒 14cm 原材料:鶏ささみ 醸造調味料 国産若鶏のジューシーロースト スモークフレーバー 食塩 たまねぎエキス でん粉 : ガーリックペースト 国産若鶏のジューシーローストタンドリーチキン味 カロリー:1本あたり:66kcal商品 ソルビトール 商品サイズ ブルーベリー タンドリーチキンシーズニング プロセスチーズ 甘味料 黒こしょう 加工デンプン 20cm商品 調味料 右 しょうゆ加工品 セット買い先端工具 ジスク・両頭アクセサリ 4977292301855 SK11:マルチダイヤモンドカッター SMD-125サカエ :2個セットJAN:4549347123912 ブルーベリー 外寸:W60×D120mmカラー:サカエグリーンセット内容 作業台用ハンガーパネル取付金具 約60日分 60粒 SAKAE KWP-LPB 天板に穴を開けずに取付けることができます 物流機器 付属品 3535円 事務所器具 代引き不可 小林製薬の栄養補助食品 工場器具 2コセット ※こちらの商品はメーカー直送のため代金引換はできませんWATERFLY ボディバッグ ワンショルダーバッグ 斜めがけ 大容量 防水 軽量 イヤホン穴付き ショルダー付替え可能 スポーツ アウトドアひとつひとつ丁寧にお名前の文字を作成させていただきます セット ※送料 上質な牛角印鑑の頭には カタカナ:9文字 →色味の濃淡のコントラストがもっとも強いタイプ てんしょたい 安心の10年保証付き 彫刻職人による手彫り仕上げ彫刻です 極淡縞 2コセット 濃淡のコントラストもより弱いタイプ 点のような模様があります 篆書体 ※名称は 女性からの人気も高い印材です 保証書は再発行いたしませんので 認印 色中 はいたずら防止のためお客様負担とさせていただきます 純白上→オランダ水牛の中でも 純白 硬度が高く これにより印面が目に見えないほど僅かに湾曲し 敬老の日 大切に保管してください 印鑑には不向きです 捺印が不可能になった場合に そんな白舟書体を6種類ご用意 そのため 中縞 創業明治42年の老舗だからこその信頼で特別に当店は取り扱いが許されております 画像と実際の商品の色など異なる場合が御座いますのでご注意ください 入学祝い 往復分 ※確認作業が入りますので納期が大幅に遅れる場合が御座いますのでご了承ください はんこ 実印 小林製薬の栄養補助食品 で作った 朱肉が紙にまんべんなく塗布されます ※モニター環境により色合いが異なって見えます 楷書体 →色味の濃淡のコントラストが濃色よりも少し弱いタイプ や 父の日 60粒 3486円 機械ではどうしても表現しきれない文字の微調整を行います れいしょたい 日本の伝統的な美しい文字の流麗さをさらに引き立ててくれる書体で 芯の部分が最も高級とされ 当店の全ての印鑑の工程を省くことは一切しておりませんのでご安心下さいませ この芯持ちという良質な部分だけを使用しております ケースあり 成人式のお祝いと人生の節目となる祝儀の品としても最適です 百年以上の歴史を誇る弊社の熟練した職人が数多くある書体の中から厳選した書体 色上 職人の手仕上げは時間と技術がいる作業で オランダ水牛 母の日 熟練された感性で描く白舟書体を採用 漢字 ※天然素材ゆえに入荷時期により風合いが異なります 混ざり気のないという意味合いです ガチ 彫刻内容の変更もできません もちろん ※ラッピングは現在対応しておりませんが今年中には何とか対応できるよう頑張ります 行書体 当店自慢の職人が一つひとつ丁寧に真心こめて作成いたします により 結婚祝い 日本の伝統的な美しい文字 個人印 きっそうたい こいんたい 淡縞 ハンコ 白色ではありません 色特上 若しくは採れない オランダ水牛のランク これは傷ではなく 隷書体 10年保証 美しい質感を持つため 英数字:12文字デザイン確認サービス1案につき別途500円メール若しくはFAXにて確認いただけます 日本には数万点以上の書体が存在していると言われております 技術上お作りできません 保証書を紛失した場合は10年保証の対象外となります これはキレイな印影を出すための昔ながらの工夫です 定番のギフトイベントに印鑑の贈り物を贈ってみませんか と言われるほど難しい技術ですが 牛もみ革 彫刻刀で印刀する際には 一本一本手を抜かず ご購入日より10年以内であれば無料で彫り直しを致します 中央に大きな芯があるのが特徴で メール便送料無料 ※印材を削って作製しますので1~3mm程 ひらがな 当店より発行されました保証書は大切に保管してください 芯持ち材のしるしです 吉相体 印鑑 芯がある印材は ■商品は予告なく変更 一から全て手彫りということはなく サイズ15.0mm丸×60mm最大彫刻文字数は 組織形成も緻密なものになっています 書体笑印堂の陰影デザインに使われている書体は全て職人の手入力で行っております ケースセットオランダ水牛は 約60日分 印面の欠け 極上黄→一本の角からごくわずか 印鑑の中心は目に見えないくらい少しだけ盛り上がっております 傷がつきにくい印材として知られています ブルーベリー きれいな印影捺印性は8割方面擦りという工程で決まります 及び廃盤にする場合が御座います 丁寧に面擦りしてから彫刻させていただきます しか採れない最高級タイプ10年間保証お客様が当店にてお買い上げいただいた印鑑で万が一にも ぎょうしょたい 認印としてご利用ください この工程を省くお店が見受けられるのでご注意ください 茶系のラインが殆ど入らない極めて貴重な →色味の濃い模様のような部分の面積が中色よりも少なくなり 注意事項■注文画面にて彫刻内容の記載がありませんと納期が遅れる場合が御座いますので彫刻内容記入欄に彫刻する氏名などを必ず記入して下さい 学校の先生方には卒業する生徒へオリジナルの卒業記念品としてもご利用いただけます 古印体 ※印面に直接 クリームやグレーの色味をもった 芯がない印材は割れやすく耐久性に欠ける為 15.0mm丸×60mm 短くなります ひび割れにくいという特性があります 用途個人の実印 出産祝いなどにもどうぞ 一本の角からたくさん取れるものではないので貴重です しかし 独特の模様があり ですが 笑印堂では どこの部分を使うかによります 押印しやすい印鑑となります かいしょたい ですので捺印のしやすさは抜群です 誕生日プレゼントなど 名入れするので仕上がりが多少異なります 牛角の印鑑の品質を左右するのは 芯持ち部分は ※以前と同じ印影は法律上 摩耗 大まかに機械で粗彫り タイプ 面擦り三年 老舗が本気 卒業祝い 象牙と同様 こだわりの一本 ■一つ一つ字体の修正をする為 印面がわずかに湾曲しているので 商品詳細オランダ水牛 ひび割れにも強い印鑑にすることができます 大幅なコストカットを実現 銀行印 ↓熟練の職人が丁寧に手仕上げなので また在宅ワーク 在宅勤務 テレワーク リモートワーク 自宅勤務 快適 効率 テーブルキッツ テーブル用丸脚 【4本組み/65cm】 シルバー スチール製 〔DIYキット 什器〕 脚のみ【代引不可】_送料無料大人などに最適です かぎ針編みの初心者 かぎ針編みのフック 説明:オックスフォード布の収納袋 2コセット 防水 約60日分 メジャーテープ 35cm 使いやすい はさみ 13.78インチパッケージに含まれるもの:1ピースオックスフォード布編みバッグ注意:手動測定による小さなサイズの誤差を許容してください トートバッグ 針 編み針などの小さな物を収納できるジッパー付きのサイドポケット 棒針編み 全3色 ウール糸 コントラスト設定などにより 15.75 耐久性があり 持ち運び 保管 かぎ針編み アイテムの色が写真と多少異なる場合があることに注意してください 編み物愛好家 仕様:サイズ:約40 道具 収納 小林製薬の栄養補助食品 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コード

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(2,INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(0,ramen_on,FALLING);
  pinMode(3,INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(1,ramen_off,FALLING);
  pinMode(12,OUTPUT);
  pinMode(13,OUTPUT);
}
void loop() {
  tone(12, 392, 200); delay(200);
  tone(12, 440, 200); delay(200);
  tone(12, 494, 800); delay(800);
  tone(12, 440, 200); delay(200);
  tone(12, 392, 200); delay(800);
  tone(12, 392, 200); delay(200);
  tone(12, 440, 200); delay(200);
  tone(12, 494, 200); delay(200);
  tone(12, 440, 200); delay(200);
  tone(12, 392, 200); delay(200);
  tone(12, 440, 1000); delay(1000);
}
void ramen_on(){
  digitalWrite(13,HIGH);
}
void ramen_off(){
  digitalWrite(13,LOW);
}

メロディーはこちらのサイトからいただいた。
physics.cocolog-nifty.com

説明

まずArduinoはメインループの中で常にピン12番に対してチャルメラを流そうと電圧をかけ続けている。
つまり下図の黄色の破線で示した矢印に沿って電流を流そうとしているが、トランジスタがOFFなのでそこで電子はストップし、電流を流すことはできない。


ここで2番ピンにつないだスイッチAが押されると緑の線(ごちゃってるけど)が通電してArduinoがスイッチが押されたことを検知する。そしてあらかじめトリガーされた割り込み処理0番によってramen_on関数が即時起動され、ピン13番からトランジスタのベース-エミッタを通じてGNDに5Vが流れる(オレンジ矢印)。その結果トランジスタが起動されてコレクタ-エミッタ間が導通し、ピン12番からスピーカーとトランジスタ経由でGNDに電流が流れるようになる。つまりチャルメラが聴こえるようになる。

基本的にスイッチBのオフ処理も同じことをやっているだけである。

Arduino UNOの割り込み処理で使えるピンは2番と3番のみらしく、それぞれ割り込み処理番号0番と1番に対応している。

以上が基本的な流れである。

この後の改良案としては、フラグ処理を組み合わせてスピーカーOFFのときはチャルメラ自体を止めるということをやろうと思う。
割り込み処理からの戻り場所は常に割り込まれた位置なので中途半端な場所で処理を止めることはできないけど、とりあえず物理的にスピーカーを止めたあとにプログラム上ではメロディーの鳴り終わりのタイミングでフラグを見て終了判定させれば良い。
そこはごく単純なアルゴリズムの話なので今のところ別に記事にしなくても良いかなと思っている。

以上

Arduinoを使って絶対に起きられる目覚まし時計を作ろうと思い、とりあえずアイデアだけ書きだしてみる。
こんな記事を書くとまるで私が寝坊の常習犯であるかのような印象を持たれるかもしれないが、ここ数年は1度も寝坊していないはず。

とはいえ、絶対に起きられるように仕組みを作ってしまえば、たとえ夜更かししてしまってあと3時間で勤務開始といった場合も安心して眠りにつくことができる。20代の頃は起きれるか心配ならそのまま徹夜を選ぶことも多かったけど最近は少しでも寝ておかないとキツイ。

既製品への不満

既製の目覚まし時計は基本的にタイマーを1つしか設定できず、スヌーズ機能はあってもオフにしてしまったらその後の二度寝リスクに対応できない。
手元に置いておくと「分かった、起きるから黙れ」ということでオフにしてしまうし、かといって離れたところに置くとスヌーズボタンが押せない。

アイデア

ということで考えたのがコレ。

汚い絵で申し訳ないが、これは普段就寝しているロフトベッドを横からみた図である。
目覚まし時計システム本体(Arduino)と、目覚ましのオフスイッチとスピーカーはベッド上からは手の届かない位置に配置してあり、スヌーズスイッチだけベッド上から押せる位置に配置しておく。
こうすればベッド上からはスヌーズできて、降りないとオフにできない仕組みが完成する。

しかしこれでも降りた後にまたベッドに上って二度寝するリスクがある。そこで人感センサーを取り付け、枕に頭をつけると強制的にアラームが再度セットされる仕組みを考えた。

実装の為の要素技術

Arduinoで音を鳴らす

Arduinoには圧電スピーカーを鳴らすtoneという命令が標準で備わっているので、これは比較的簡単に実現できた。

Arduinoでスイッチの割り込み処理

こちらは割と工夫が必要になりそうだ。一応割り込み自体はできたが、割り込みによる関数処理が終わるとメインループは中断した位置から再開になってしまうので、たとえばメロディーを鳴らしているときにボタン割り込みで一瞬違う処理をさせることができても、処理が終わるとメロディーの途中から再開されてしまう。
今回作りたいのはスヌーズスイッチ・ストップスイッチなので、フラグ変数などでうまくコントロールしてやらないといけなさそうだ。

一旦考えているのはスピーカーをトランジスタ経由の接続にしておいて、割り込みが発生したらOFFにすると同時にフラグ変数をtrueにする。
そしてメロディーの最後にIf文でメロディーループを抜けるという処理。

こうすればボタンを押した瞬間にメロディーを止められると思う。

Arduinoで時刻取得

これにはリアルタイムクロックモジュールという外付けモジュールが必要になるようだ。
Amazonで発注済だけど、使い方はまだ何も分かってないのでとりあえず届いてからのお楽しみ。

実装の予定は

ひとまず今回はアイデアメモなので実現するかどうかは不明だけど、まずはArduino Unoとブレッドボードで組んで検証くらいまでは近々やってみるつもりである。

以上

前回の記事でベッドサイドランプをArduinoで制御する話を紹介したが、回路自体はシンプルなのに配線にかなり手間取った。

もう少しコンパクトにならないものかと色々調べていたところ、トランジスタアレイを使うという結論に行きついた。
トランジスタアレイにはトランジスタが複数入っており、入力抵抗も備わっている。
つまり以下のトランジスタとその入力抵抗を1つの部品で置き換えることができる。

ただ今回は既に基盤もできていることだし、今更やり直すということはせず、次回に活かせるように実験にとどめておく。

さて、トランジスタアレイにはソースタイプとシンクタイプがある。
ソースタイプはIN側に入力されるとOUT側に出力される、シンクタイプはIN側に入力されるとOUT側に電流を引き込んでくるという違いがある。

図で説明してみる。下図のAがIN側、BがOUT側だとする。
VCCは12Vの電源に接続されているが、これだけではどこにも電気は流れない。

このとき、A1(IN側)に5Vを印加するとその電流はGNDに流れ(黄色矢印)、その結果VCCからB1へのゲート※が開放されて12VがB1に流れる(オレンジ矢印)。

※ここで言ってるゲートは、イメージしやすくするための単なる比喩です。MOSFETのゲートとは関係ありません。このあとの説明も同様です。

ちょうど青いピン(B側)が電源ソースになるため、このトランジスタアレイをソースタイプという。

シンクタイプはその逆で、ちょうど台所の流しのように電流を吸い込むように動作する。
こちらも図で説明してみる。下図のA側がIN、B側もINである。
B1~B8に向けて12Vが印加されているが、電流はその先どこへも行けないのでLEDは消灯している。

ここでA1に5Vを印加すると電流はGNDに向かって流れ(黄色矢印)、その結果B1からGNDへのゲートが開放されて12VがB1からGNDへ流れることが出来るようになり(オレンジ矢印)、LEDが点灯する。

これがシンクタイプ。右上のCMNについては勉強中。大電流からICを保護するために電源に繋ぐらしいけど、つなぎ先はまだ知らない。LED程度ならどこにもつなげなくても動作するはず。


今回ソースタイプはTD62783APG、シンクタイプはTD62083APGというトランジスタアレイを購入。
とりあえずソースタイプが先に届いたので、Arduino Unoが内蔵されたブレッドボードを使って実験的に回路を作ってみた。

動いている様子がこちら。


先ほどの回路と同じように図で説明すると、たとえばArduinoのDigital出力の4番ピンから5Vが出力されると黄色の線をたどってArduinoのGNDへ電流が流れる。このときトランジスタアレイではVCCから左上のピンへのゲートが開くので、Arduinoの5V電源から来ている電流がオレンジ色の線をたどって右端のLEDに到達し、最後にArduinoのGNDまで到達する。

Arduino側のコードはこんな感じ。
1秒ごとにピンの4番から11番へ順番に電流を流すように切り替えている。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  for(int i=4;i<=11;i++){
    pinMode(i, OUTPUT);
  }
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  for(int j=4; j<=11;j++){
    digitalWrite(j, HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(j, LOW);
  }
}

このコードとさっきの動作GIFアニメーションを見比べて、あれ?と思った方。
その違和感は正しい。

GIFにしたときのフレーム落ちもあるんだけど、あきらかに各LEDは点灯というより点滅している。

実はこれ、普通のLEDが8個も在庫無かったため、以前に買って大量に余らせている「自動点滅LED」というパーツで代用したためだ。電流を流しっぱなしでも勝手に点滅してくれるLED。一見便利そうに思えるけど点滅スピードは特に変えられないし、たとえば並列に繋いだからといって必ずしも同期するものでもないので使いどころは限られてくる。

実験用のLEDとしては、秋月電子で購入できる抵抗入りLEDが便利かなと思ったので今度買ってみようと思う。

おまけ

今回の記事の副産物だけど、パワポの2013以降で使える、画像の目立たせたいところだけを強調する方法。

前回の続きで、Arduinoからの制御に成功したので記事にすることにした。

基板はこんなかんじ。


材料

DCジャックと12v ACアダプター

元の製品から拝借。

DC-DC 降圧コンバーター

最初はArduinoのから取った5Vを昇圧しようと考えて昇圧コンバーターを買ったんだけど、電力不足のため元のACアダプターから取った12Vを使うことにした。
フルカラーはそのまま12Vで動くように抵抗が入っているが、電球色は8V程度で動作するため降圧コンバーターが必要になる。

トランジスタ

NPN型バイポーラトランジスタ 2SC1815 BL × 4個

抵抗器

1kΩの金属皮膜抵抗

電子ワイヤー

適宜

回路図(もどき)

本当は厳密にルールが決まっているんだけろうけど、知識がないので記号だけ拝借。

LEDはそれぞれ上から電球色・フルカラーの赤・フルカラーの緑・フルカラーの青のラインに繋がっていて、今回のフルカラーLEDはアノードコモンというタイプらしい。アノード側(+)が共通(Common)でカソード側(-)が分岐しているタイプである。

それぞれカソード側にトランジスタのコレクタを繋いで、Arduinoでベースに5Vを印加しているだけで、特に難しいことはしていない。
PWMに対応したピンを使えばanalogWrite命令でPWM調光もできるのである程度色を制御できる。
ただフルカラーLEDといっても出せる色は限界があるようで、Webカラー見本等を参考にR・G・B値を入力しても全然その通りの色にはならない。
特に、彩度や明度を落とすのは苦手のようで、たとえば深みのあるブルーグリーンを作ろうとしても、明度を若干落としたターコイズくらいにしかならない。
少し残念ではあるけど、それでも元の製品よりは細かく色を調整できるようになったので嬉しい。

Arduinoコード

割と適当なサンプル。暗めのブルーグリーンを作ろうとしてターコイズになったコード。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(6, OUTPUT); //電球色
  pinMode(9, OUTPUT); //赤
  pinMode(10, OUTPUT); //緑
  pinMode(11, OUTPUT); //青
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  analogWrite(10, 100); //0~255で明るさを指定する。
  analogWrite(11, 15); //0~255で明るさを指定する。
}

今後の展開

特に記事にする予定はないけど、いつも通り常時稼働させているラズパイからシリアル通信経由で動かそうと思っている。
そうすれば時刻やその他の環境によって色や明るさを変えたりといった制御がPythonスクリプトで簡単に実現できる。

しかしそろそろラズパイ1台になんでも集中させすぎて怖くもなってきた。
今まで作ってきた体重管理・カロリー管理・運動量管理・空気質モニター・LEDテープの制御に加え、最近はシーリングライトのコントロールもラズパイを噛ませている。更に今回のベッドサイドランプの制御もラズパイでやるので、まさに単一障害点である。もう少し分散化させた方がよさそうだなと思う今日この頃である。

以上

今回はAmazonで購入したベッドサイドランプを改造してArduinoで制御できるように準備してみた。
完成してから記事にするのがベストなんだけど、あえて準備までとしたのは、書く気になってるうちに書いてしまおうという魂胆である。

改造のベースとして使用したのはこちら。

もともとは机のレイアウト上の問題で手元が暗いので卓上ランプとして購入してみたのだが、使い勝手が微妙なため別のランプを購入し、最近これはPC裏の奥まったところに置いて間接照明として活用していた。

しかし困ったことに、奥まったところに置いてしまうと天面のスイッチを操作するのが困難になる。夜間はOFFにしたいのだ。

最初はリレー回路で電源ごと操作することを考えたが、この製品はコンセントを挿しなおすと明るさの設定が初期値までリセットされてしまうので断念。
また、折角カラーLEDが内蔵されているのに色を固定する機能が無く、色は時間経過で勝手にローテーションしてしまう。このためカラーを使うことはもともと諦めていたのだが、Arduinoで制御できるのであれば好きな色で固定することも可能だ。(訂正:もともと色指定できるらしい。使い方が悪かったようだ。)

そこで今回は、この製品の改造にトライしてみることにした。

とりあえず分解した写真。

うーむ、なるほど。
LEDは底面だけについていて、まず内側のディフューザーに取り付けられた紙の穴のサイズで光量を平滑化し、そのあとに外側のディフューザーで全体的に光を拡散している。これはなかなかうまい作りである。

そしてLED基盤をよく見ると、外からアクセスできそうなランドが見つかる。これはおそらくモジュールの単体テスト用に設けられたランドと思われる。

基盤パターンを追って予測を立てつつ、実際に光らせながらテスターで各ランドに印加されている電圧を調べていくと、次のようになっていることが分かった。

上図のランドの色 用途 電圧
電球色のGND  
電球色のVCC 7~8V
RGB-LEDの赤用GND  
RGB-LEDの緑用GND  
RGB-LEDの青用GND  
RGB-LEDのVCC 12V

つまり元々ついてるコントロール基盤は使わずに破棄してしまい、LED基盤に直接外部から電気を流せば光りそうだ。
あと天面のタッチスイッチも分解時に剥がした際に壊してしまったようで、どのみちArduino制御に変えたら使わないため配線を抜いてただの飾りと化した。

さて、ということではんだづけ。

配線にはこちらのAWG28相当のコードを使用した。

AWGというのは導体の直径を表す規格で、この値によって許容電流が決まってくる。※被膜の直径とは別なので注意
https://www.batteryspace.jp/html/page28.html

AWG28は最大1.4Aとのことで、この製品の表示では電球色が6Wなので6W÷8V = 0.75A、RGB-LEDが12Vで3Wなので3W÷12V= 0.25A。
製品表示はコントローラーの電力込みの表示なので、実際には更に電流は下がる。かなり細いケーブルだけど全く問題ないことが分かる。
まぁそんな計算しなくても、この製品のInputが12V/1Aとなっているので、そもそも1.4A許容のケーブルなら全電力1Aが1本に集中しても問題ないわけだが、もともと専門外の工作なのでとにかくビビる。こんな細い線で、こんな強い光のLEDに電気流して大丈夫か。。燃えだしたりしないか?とか。

だから念には念を入れて、問題ないことを確認する。安全のためには慎重すぎるくらいでちょうどいい。

さて、はんだ付けが終わったら再度組み上げてテスト。

細いケーブルを選んだおかげで6本すべて、コントロール基盤を排除したあとのACアダプタの差し込み口から引きだすことができた。かなり収まりが良い。

テストには直流安定化電源を使用した。

※カメラのシャッタースピードの関係で電源電圧がうまく表示されてないけど、全部12V。

ここまででできれば、あとはArduinoで制御できる。
PWM制御という、人間の目で分からないくらいのスピードで電流のON/OFFを繰り返す方法があるのだが、このPWMで各色の明るさを調光することで元の製品より扱える色数も増えると思う。

12Vと8VについてはArudinoから取り出した5Vを以下の可変昇圧コンバーターでどうにかしようと考えている。

今回はここまで。次回に続くかどうかはとりあえず気分次第ということで。。

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前回は3Dプリンターで印刷した造形物の加工について記事にしたが、今回はそもそもの造形自体の品質UPに取り組んでみた。


きっかけはこちら。

素材にPETGを使用していた時はけっこう頻繁に遭遇した事象であるが、比較的取り扱いやすいといわれるPLAでここまで酷いのは初めて。。
これはちょっと真面目に向き合わないといけないと思い、色々とやってみた。

ベッドレベル調整

まず取り組んだのはベッドレベルの再調整。
これはプリンターのヘッドとベッド(造形台)の距離を調整する作業である。
買ったときに1度やったままずっと使ってきたけど、かなり面倒な作業なのでこれまで避けてきた。

写真撮り忘れたのでとりあえず手書きの絵で説明すると、四隅のネジを回してヘッドとベッドの間が印刷用紙1枚分の厚さになるように調節する。

紙をスライドさせたとき、わずかに摩擦というか引っかかりを感じるが問題なくスライドできる程度に調整するとのこと。
これが非常に難しい。4隅のうち1つをいじれば、全体のバランスが変わって他の隅でちょうど良い隙間だったのが変化してしまうのだ。
よってあちらを立てればこちらが立たずという文字通りの状況に四苦八苦しつつ、どこかで妥協するという作業になる。

しかし真面目にやってみたところ、脅威の結果に!
なんと、造形物の底面におこげがない!!(もじゃってるのは次の課題なのでお目こぼしを)

毎回やる必要はないものの、何回かに一回はやったほうが良いなと反省した。

最近ANYCUBICから上位モデルと思われるVyperという3Dプリンターが出ているのを知った。こちらはオートレベリング機能付きなのでネジを締めたり緩めたりという作業が必要ない。

まだまだレビューは少ないが、私が今から購入するとしたら間違いなく上記にする。。
まぁ既に持っている積層式を買い変えるくらいならまずは光造形式を優先すると思うけど。

CURAパラメーターいじり

以前から造形物の壁面と内容の間に隙間が空いてしまう事象に悩まされていたのだが、調べるとプリンターのホットエンドの温度設定を上げると改善することがあるとのこと。
要はより熱を加えることで、よりドロっとさせて接合力を高めるという理屈。また、壁面の印刷スピードを下げることで丁寧に造形するようにした。

温度は200℃から215℃へ、壁面の速度は50mm/sから40mm/sに。

すると以下のとおり顕著な改善が見られた。

ただ仕上がりはまだまだ要改善。

フィラメントドライヤー

ネットで検索すると綺麗な船模型がごろごろ出てくるので、これは明らかに私の印刷環境の異常だ。
何がまずいのかと色々調べていたところ、「大したことないだろ」と一蹴していた湿気問題が気になり始めた。
フィラメントは吸湿すると品質が落ちて印刷で様々な不具合がでる。

それで色々調べたところフィラメントドライヤーなるものが存在することを知り、Amazonで購入した。

50℃で6時間保管したので、多少は乾いたはず。

ただ印刷してみるとカッスカスでほとんどフィラメントが出てこないか、まともに印刷できない。
ひょっとして水分飛ばしすぎ?そんなはずは。。

ホットエンド交換

もうあとは目詰まりくらいしか考えられない。ひょっとすると今までフィラメント内の水分でなんとか液体度合が上がって出てたのをドライヤーがとどめになったのかもしれない。。
※フィラメントが乾燥すること自体は良いことである。目詰まりとの相互作用で崩れたかな。。というのは単なる私の素人考えである。

ついにこいつと向き合う時が来たのか。

さっき爆発してきましたみたいなコゲ様であるが、これはこびりついたフィラメントが焦げたものだ。

幸いなことにANYCUBIC MEGA Sには最初からスペアのホットエンドが付属しているので根気があれば交換できる。

取り外しで参考にしたのがこちらの動画。
youtu.be

ただ私はケーブルタイは切らずにホットエンドに繋がった白いチューブごとするっと引き抜いて、新しいものもそのままするっと取り付けることにした。

取り付け完了。

ここでミスったなと思ったのは作業の前にヘッドを高く上げすぎていたこと。上から六角レンチを回す必要があるけどヘッドが高すぎると上部の金具と干渉してレンチを回すスペースが無い。
交換するので下部のスペースを広くとろうとして失敗した。古いホットエンドのセンサーを外した後に気づいたけど電源を入れても本体がセンサー異常で高さ変更を受け付けてくれず、苦労した。

印刷結果

印刷前にCURAはちょっといじった。最初のレイヤーを遅くしたのとヘッドの温度を5℃下げて、210℃に。

結果的に、過去1番くらいの仕上がりになった。



調整次第で綺麗になるもんだなぁ。

よく見かけるその船は何なの?

これは3D Benchyと呼ばれる有名なテスト用のモデルである。
どちらかといえば3Dプリンターが苦手とする形状を寄せ集めることで、これが綺麗に印刷できたら他もきっとうまくいくという指標になるので、印刷テストに最適なモデルだ。

こちらからダウンロードできる。
www.3dbenchy.com

終わりに

今回は3Dプリンター関連の調整を諸々試してみた。
苦労した甲斐があってひとまず印刷テストはうまくいった。

購入当時はあっけなく印刷できてしまったのでとても驚いたけどあれから1年色々と失敗も重ねてきた。
なかなか一筋縄ではいかなくてもどかしいけれど、これくらい落とし穴というかちょっとした面倒くささがあった方がスキルとして差別化できて良い気もする。
今後も色々トライして工作の幅を広げていきたいと思う。

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