Работа с динамиком ардуино

Arduino для начинающих. Урок 6. Подключение пьезоэлемента

Продолжаем серию уроков “Arduino для начинающих”. Сегодня собираем модель с пьезоэлементом (динамиком), которые используются в робототехники для управления звуками, издаваемыми роботом. В статье вы найдете видео-инструкцию, листинг программы, схему подключения и необходимые компоненты.

Пьезоэлемент — электромеханический преобразователь, одним из разновидностей которого является пьезоизлучатель звука, который также называют пьезодинамиком, просто звонком или английским buzzer. Пьезодинамик переводит электричеcкое напряжение в колебание мембраны. Эти колебания и создают звук (звуковую волну).

В нашей модели частоту звука можно регулировать, задавая соответствующие параметры в программе. Такая модель может быть встроена в робота, который будет издавать звуки.

Видео-инструкция сборки модели:

Для сборки модели с пьезоэлементом нам потребуется:

• плата Arduino
• провода “папа-папа”
• пьезоэлемент
• программа Arduino IDE, которую можно скачать с сайта Arduino.

Что потребуется для подключения динамика на Arduino?

Схема подключения модели Arduino с пьезоэлементом:

Схема подключения пьезоэлемента (динамика) на Arduino

Для работы этой модели подойдет следующая программа (программу вы можете просто скопировать в Arduino IDE):

int p = 3; //объявляем переменную с номером пина, на который мы
//подключили пьезоэлемент
void setup() //процедура setup
<
pinMode(p, OUTPUT); //объявляем пин как выход
>
void loop() //процедура loop
<
tone (p, 500); //включаем на 500 Гц
delay(100); //ждем 100 Мс
tone(p, 1000); //включаем на 1000 Гц
delay(100); //ждем 100 Мс
>

Так выглядит собранная модель Arduino с пьезоэлементом:

Собранная модель подключения динамика на Arduino

После сборки модели попробуйте поменять в программе частоты звука и посмотрите, как изменится работа модели.

Смотрите также:

Посты по урокам:

Все посты сайта «Занимательная робототехника» по тегу Arduino.

Наш YouTube канал, где публикуются видео-уроки.

Не знаете, где купить Arduino? Все используемые в уроке комплектующие входят в большинство готовых комплектов Arduino, их также можно приобрести по отдельности. Подробная инструкция по выбору здесь. Низкие цены, спецпредложения и бесплатная доставка на сайтах AliExpress и DealExtreme. Если нет времени ждать посылку из Китая — рекомендуем интернет-магазины Амперка и DESSY. Низкие цены и быструю доставку предлагает интернет-магазин ROBstore. Смотри также список магазинов.

Источник

Динамик

Ардуино: динамик

На самых первых уроках мы познакомились со светодиодами, которые часто используются в электронике как индикаторы состояния. Самым простым примером может служить индикатор питания, с помощью которого прибор сообщает пользователю, что он включен. Очень часто вместе со световой индикацией, в устройствах применяется звуковая индикация. Во многих электронных приборах есть источник звука, который как и световой индикатор помогает пользователю в работе.

Обычно в электронике используются два типа источников звука:

• громкоговоритель (динамик);
• звукоизлучатель (зуммер).

В этом уроке мы поговорим о динамике. Разберем подробно его устройство и попробуем проиграть мелодию на Ардуино!

Громкоговоритель, он же динамик

Все громкоговорители можно разделить на два подтипа: электродинамический и пьезоэлектрический. Именно от названия первого подтипа пошло хорошо известное нам название динамик.

Наверное каждый из нас хотя бы раз в жизни разбирал какой-нибудь старый динамик. Внутри него обязательно есть постоянный магнит, который прочно склеен с металлическим диском и цилиндрическим якорем по середине.

Кроме магнита в динамике еще есть небольшая электромагнитная (или звуковая) катушка, намотанная тонким лакированным проводом. Катушка приклеена к гофрированному подвесу и к диффузору. Все эти части изображены на схеме разреза динамика.

Человеку, знакомому со школьным курсом физики не составит труда догадаться как работает это устройство. Мы знаем, что если подать на звуковую катушку напряжение, то в её витках возникнет электрический ток (ну это уж совсем очевидно). Согласно закону Ампера, на проводник с током, находящийся в магнитном поле будет действовать сила Ампера.

Направление этой силы можно легко вычислить с помощью правила левой руки: если вектор манитного поля направлен в ладонь, а пальцы направлены по току (вдоль витков провода), то большой палец будет указывать направление силы. Именно сила Ампера то притягивает катушку к основанию якоря, то отталкивает от него, в зависимости от направления электрического тока.

То есть подавая на катушку переменный ток, мы заставим её колебаться. Звуковая катушка прочно соединена с диффузором, так что он тоже начнет колебаться. Движение же большого диффузора приведёт к колебанию большой массы воздуха, что мы и называем звуковой волной!

Источник

Динамики ардуино. Подключение динамиков к Arduino.

Для одного из проектов мне понадобилось вывести звук с Ардуино, как можно проще и бюджетнее. Можно было бы использовать пищалку, но у неё не такой диапазон частот, да и громкости маловато. Поэтому я решил подключить динамик.

Моей задачей было создать разные генераторы звуковых частот(эффектов). Как можно проще и по возможности разнообразнее.

А ещё подключенный динамик может выводить звуковые файлы. Для этого надо установить библиотеку PCM или TMRpcm. Но сразу скажу, что это в разы сложнее, и вам придётся готовить звуковые файлы определённым способом.
Гораздо лучше использовать DFPLAYER Mini. Это и проще и не грузит микроконтроллер. Как использовать плеер можно посмотреть здесь.

Скетч, как он работает и какие звуковые эффекты можно получить я покажу в конце.
Обычно в этом месте я показываю видео того что получилось, но сегодня я решил отойти от этой традиции, и сразу показать схему подключения.
Если вы когда-нибудь подключали пищалку к Ардуино, то, наверное, знаете, что её можно подключать как к контактам с Широтно-импульсной модуляцией, или по другому ШИМ или PWM, так и к обычным цифровым входам. А ещё для пищалки есть функция tone(). Кто хочет подробнее узнать, как подключать BUZZER, то советую посмотреть вот это видео.
Динамик надо подключать несколько иначе. Его не желательно, хотя и возможно, подключать напрямую к Ардуино.
Правильная схема подключения вот такая. Динамик подключается через транзистор. Транзистор можно использовать практически любой, NPN серии. Я обычно использую BC337, но можно использовать 2N2222.

Давайте сначала посмотрим, что получилось, а потом для тех кому интересно, я покажу как подключать динамик. Я помолчу, и мы просто послушаем.
Если есть мазохисты кто прослушал всё полностью, то напишите в комментариях.
Просто меняя значения, мы меняем звук. А я вас предупреждал. Как видите можно создать любой звуковой эффект, что мне и было нужно.

Про скетч я рассказывать не буду. Он очень короткий и не представляет интереса для сегодняшней темы. Думаю, что если захотите, то разберётесь сами.
Изменение звука происходит вот в этом цикле. Точнее не звука, а изменение длительности пауз между включением и выключением динамика, и количество срабатываний. Пауза высчитывается вот по этой сложной формуле. В цикле loop находится несколько функций, которые я подобрал и использовал в своём проекте. В каждой функции два параметра. Изменяя их вы сможете менять тональность.
Вот такой небольшой урок получился. Теперь вы знаете как подключить динамик к Ардуино, и поверьте это гораздо интереснее чем использовать пищалку.

Теперь давайте всё же посмотрим что получилось и как звучит динамик.

Если вам интересна эта тема, то я могу снять продолжение этого видео. Объём вашего интереса, я буду оценивать по количеству лайков и комментариев. Чем их будет больше, тем быстрее выйдет новое видео.
Ну, а если вам нравятся мои уроки, то ставьте лайк и делитесь моими видео, с другими. Это очень поможет мне в продвижении канала, а меня будет стимулировать выпускать уроки чаще и интереснее.
Вы видите ссылки на видео, которые, я думаю будут вам интересны. Перейдя на любое из этих видео вы узнаете что-то новое, а ещё поможете мне. Ведь любой ваш просмотр — это знак YOUTUBE, что это кому-то интересно и что его надо показывать чаще.
Спасибо.
А пока на этом всё.

Источник

Звук в ардуино. Урок 7. Ардуино

Генерировать звук в Ардуино можно многими способами. Самый простой — это использовать функцию tone(). Поэтому, прежде всего, посмотрим как работает эта функция.

Генерируем звук на ардуино

Также существуют дополнительные платы, которые можно подключить к Ардуино с помощью перемычек. Но о них мы поговорим в дугой раз.

Сейчас посмотрим, как можно запрограммировать Ардуино для вывода звука. Для этого просто используем небольшой динамик.

В предыдущем уроке мы научились использовать последовательный порт для ввода информации и управления подключенным оборудованием. Сейчас попробуем использовать его для вывода звука. Так что, если вы забыли или пропустили предыдущий урок, пожалуйста, посмотрите его.

Для выполнения этого урока нам понадобятся

• Ардуино Uno
• Макетная плата
• Перемычки
• 1 резистор номиналом 150 Ом
• Потенциометр 10 кОм
• Динамик 8 Ом
• Кабель USB

Что такое звук

Во-первых, несколько слов о звуке. Что такое звук, какими свойствами он обладает, как люди воспринимают звук?

Прежде всего, мы знаем, что звук распространяется по воздуху в виде волны. Работа звуковых колонок, удар в барабан или колокол создают вибрацию воздуха. Таким образом, частицы воздуха за счет колебаний передают энергию все дальше и дальше. В результате волна давления передается от источника к вашей барабанной перепонке через реакцию вибрирующих частиц.

Звук в ардуино управляется двумя свойствами этих частиц. Частотой и амплитудой. Частота — это скорость вибрации, а амплитуда — это размах колебаний.

В физическом смысле звуки с большой амплитудой громче, чем с малой. Тон высокочастотных звуков выше, а низкочастотных, как видим на графике, — ниже.

Частота и амплитуда звуковой волны

Как работает динамик

В предыдущих уроках мы рассматривали как работают электродвигатели. Двигатели используют электромагниты для превращения электрической энергии в механическую.

Динамики работают так же для создания звука.

Схема громкоговорителя

Перед постоянным магнитом размещена звуковая катушка. Когда вы подаете на нее электрический сигнал, переменный ток создает магнитное поле, звуковая катушка перемещает диффузор вверх и вниз. Из-за вибрации диффузора из динамика раздается звук.

Функция tone()

Для работы со звуком в Ардуино предусмотрена функция tone(). Она создает меандр с заданной частотой и выводит его на выбранный контакт.

Функция tone() взаимодействует с одним из аппаратных таймеров контроллера ATmega, так что ее можно вызвать и продолжать работать с Ардуино, а звук будет играть в фоновом режиме.

Программа и схема

На этом теоретическая часть закончена. Так что, давайте соберем небольшую схему и попробуем запрограммировать воспроизведение звука.

Сегодня мы хотим передавать на динамик данные из последовательного порта. А также, играть уже готовую мелодию.

Принципиальная схема подключения динамика к ардуино

Подключим динамик к ардуино последовательно с резистором и с потенциометром, таким образом мы сможем регулировать громкость звука.

Проверить работоспособность схемы очень просто. Используем функцию tone() и напишем простую программу чтобы продемонстрировать ее работу.

Поскольку функция tone() принимает несколько параметров, мы можем указать длительность сигнала. Поэтому будем использовать оператор setup() а не loop().

В результате выполнения этого кода, мы услышим высокий звук длительностью 1 секунду.

Ардуино и динамик

Теперь, если мы хотим использовать последовательный порт и принимать команды из него, используем функцию Serial.parseInt(). Для этого, будем считывать число из порта и передавать его как частоту в функцию tone().

Не забудем ограничить максимальные и минимальные значения, а так же включить последовательный порт в функции setup().

Полный текст программы

Заключение

Сегодня мы рассмотрели еще один аспект работы с Ардуино. А именно звук в Ардуино. Более того, в будущем мы будем улучшать схему и программу этого урока. А в следующий раз подключим к схеме несколько кнопок и попробуем сыграть настоящую мелодию.

Источник

Пьезоизлучатель

Внешний вид Fritzing Условное обозначение на схеме

Пьезоизлучатель может называться по разному — пищалка, зумер, piezo buzzer или speaker. Суть одна — издать звук.

Обычно в наборах идут два вида пищалок — активный и пассивный. Они похожи и новичка ставят в тупик. Давайте разбираться.

Активный зуммер имеет сверху наклейку с таинственной надписью «Remove seal after washing», которую Гугл-переводчик переводит весьма странно — «снять пломбу после мытья», ещё больше запутывая пользователя. Не обращайте внимания на надпись, это просто технический момент. Во время изготовления детали требуется промывка от флюса, но чтобы не повредить вещь, заклеивают отверстие сверху. Но не торопитесь отклеивать и выбрасывать наклейку, она вам пригодится.

Активный зумер может работать самостоятельно, достаточно просто подать питание. При подключении следут следить за полярностью. На наклейке есть значок плюса (+), но доверять наклейке не стоит, может кто-то не очень аккуратно её наклеил. Лучше посмотрите на ножки. Как правило, одна ножка длиннее другой. Длинная ножка — плюс, короткая — минус. Соедините длинную ножку к питанию 5В, а короткую к земле. Вы сразу услышите противный звук. Именно по этой причине я советовал вам не отклеивать наклейку. Если вы теперь удалите наклейку, то громкость звука станет намного выше. Заклейте немедленно обратно!

Пассивный зумер внешне похож, но всё-таки отличается немного. Сравните их по размерам, а также посмотрите на их снизу. Разница видна. При подключении как из прошлого примера с активным динамиком, вы ничего не услышите. Просто подать питание не достаточно, нужно использовать программные методы, которые есть в составе В Arduino.

Также встречаются в модульном исполнении, например, KY-006 (пассивный) или KY-012 (активный). У модуля три вывода, средний не используется, вывод S соединяется с цифровым выводом платы, а вывод — с GND.

KY-006 KY-012

Переходим к программной части. Активный зумер пищит громче и отчётливее, пассивный немного грубовато.

Самый простой способ — подать напряжение на нужный вывод.

При запуске услышим щелчки.

Для более интересных звуков используется функция tone().

Одну ноту играть не интересно. Пусть будет массив из десяти нот.

Если управлять не только нотами, но и их продолжительностью, то можно писать мелодии. Говорят, следующая мелодия воспроизводит «Имперский марш» из «Звёздных войн».

02.Digital: toneMelody (Играем мелодию)

Рассмотрим пример из меню File | Examples | 2.Digital | toneMelody. Обратите внимание, что программа состоит из двух вкладок toneMelody и pitches.h. Файл pitches.h содержит константы для проигрывания звуков различной тональности. Сам файл находится в одной папке с скетчем.

После того, как мы наигрались со светом при помощи светодиодов, пора поиграть со звуком. Для примера нам понадобится пьезоизлучатель, макетная плата и три провода.

Собирается конструкция очень просто — от вывода 8 ведём провод к одному контакту пищалки, а второй контакт присоединяем к GND.

Запустите скетч. Вы услышите мелодию, которая прозвучит один раз. Если вы хотите послушать её ещё раз, то нажмите на кнопку Reset на вашей плате.

В первой строчке мы подключаем заголовочный файл pitches.h при помощи оператора #include. Далее создаётся массив из нот, а также массив из продолжительности проигрывания ноты. Потом идёт цикл, где для каждой ноты вычисляется его продолжительность и вызывается функция tone(), которая и воспроизводит нужный звук. Обратите внимание, что весь код находится в методе setup(), поэтому программа выполняется один раз.

Вот так мы быстро познакомились с новым устройством — пьезоизлучателем, а также научились извлекать мелодию.

Melody

Нашёл ещё один пример с пищалкой.

Пример использует вывод 8.

02.Digital: tonePitchFollower

Ещё один простой пример File | Examples | 02.Digital | tonePitchFollower для извлечения звуков, который зависит от освещённости — вы можете проводить рукой над датчиком освещённости, создавая тем самым разные значения, которые передаются на динамик. В примере упоминается 9-омный динамик, но мы можем использовать и свой пьезоизлучатель.

Источник