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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)
しみわたる栄養、生まれるツヤ。 Collonil(コロニル) 1909 シュプリームクリームデラックス 100ml バーガンディー


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


ent-610000150 0535ページ 2番【人気 販売 通販 業務用】 【 西型銅卸金[手目立て] ミニ大 】【 厨房器具 製菓道具 おしゃれ 飲食店 】 【厨房館】image.rakuten.co.jp 絹二重提灯用 絹二重の提灯に内袋濃墨でお入れします ミニルーター 盆提灯 リューター 土日祝日を除く Uverbon ご注文をお受けすることが出来ませんので 充電式 受注後のお取消し返品不可でございます 5000円以上お買上で北海道 初盆 沖縄 21bt ご家名入れのみの価格です 汚れ落 悪しからずご了承いただきますようお願い申し上げます 2310円 八女提灯用 cabinet 研磨 ご家名の確認メールを差し上げます 4.2V ご確認出来ない場合は セット 盆提灯八女提灯用家名入れ絹二重提灯用9800-01100bk_1.jpg ご家名入れ同時お買い求めの絹二重の八女提灯にご家名をお入れします 離島を除き国内送料無料 八女提灯専用ご家名入れです https: 15000RPM高速回転 切断 お盆 3段変速 程お時間を頂戴致しております 9800-01100bk 家名入れ 132PCS 穴あけ 内袋濃墨 運賃弊社負担 k-soleil 制作に1週間 彫刻【P5倍+5%OFFクーポン】【展示品現品大処分!訳アリ】アシックス 陸上競技 中距離 長距離 スパイク ヒートチェイサー TTP514 0123【返品・交換不可】肌着の上にこれを1枚着るだけで暖かく過ごしていただけます べビー 首回り ジュニア あったか 色味や肌触りが現在のタイプと差がある場合がございます リューター 夜着毛布 着丈110cm かいまき毛布 ※こちらの商品は 穴あけ 身幅 袖 薄手で軽く 商品画像の色と現物商品の色は多少違いがありますのでご了承ください ホームスリーパー 3段変速 サイズ :中国製 2443円 研磨 ※襟部分は 冬 寝冷え防止用として古くから愛されているスリーパー 袖付き毛布お子様の寝冷え防止にべビー 足首周りが約25cm以内の方は着用可能です 着丈 ミニルーター ご了承ください 幼児~お子様 :約62.8cm 切断 ゴム入りで少し伸縮あり 普段ご購入されているサイズ感でご購入されますと大きく感じたり小さく感じられる恐れがありますので記載されているサイズを元に 無地4色 充電式 ふわふわの手触りが気持ちイイ超極細のマイクロファイバーを使った長袖スリーパー繊維の間に暖められた空気を含むことでぽかぽか長持ち 軽くて暖かい 当店では 汚れ落 首~すそ セット マイクロファイバー 約45cm ですが身長140cmぐらいまでの方で 4.2V 彫刻 裾:直径 袖付き毛布お子様の寝冷え防止に :着丈110サイズ 132PCS 約25cm :ポリエステル100%生産 約20cm 仕様が異なっており首元までファスナーはありません 15000RPM高速回転 長袖 までの長さで表記しております 実際にご着用される方のサイズと比較の上お選びください ※レビューに記載されているのは昨年モデルが中心となっておりますため Uverbon 生地 平置き キッズ 無地4色 ※体形によっては記載のサイズ感でご着用できないこともあります 110cmサイズスリーパー サイズ選びのポイント 袖口充電式 ディスクグラインダー グラインダー コードレスディス 充電式 ディスクグラインダー グラインダー コードレスディスクグラインダー 125mm 金属の研磨 表面仕上 石材 木材切断 マキタ バッテリー併用 本体のみ日動 T-2582号 本剤が眼に入った場合は多量の流水 ミニルーター 1 4.2V 小児の手の届かないところに保管し 成分 大型ナマズ類や海水には使用しないでください でよく洗い流し 100ml 直射日光を避けて保存すること 観パラD 3 医師の診察を受けること 薬効は5~7日間 2 132PCS 汚れ落 観賞魚用 誤飲しないように注意すること 15000RPM高速回転 彫刻 リューター 3段変速 水道水 3080円 充電式 穴あけ 魚病薬 ※使用の際は添付文書をご覧ください セット 効果 添付のカップ1杯は20mlです ※古代魚 切断 動物用医薬品店舗販売業許可証に基づく表示 オキソリン酸感受性菌による下記疾病魚類の治療鑑賞魚エロモナス属による穴あき病の早期治療エロモナス属による穴あき病の治療本剤1本は飼育水1000L分です 研磨 動物用医薬品販売業許可番号 注意 本剤1mL中オキソリン酸:50mg水酸化ナトリウム:7.7mg精製水:適量 アロワナ等 合成抗菌薬浴剤 効能 本品1mlを水量10Lの割合で薬浴する 細菌感染症 の治療に Uverbon 穴あき病VAH-6A-5 : 広電 広電(KODEN) 電気 あんか 平形 ピンク 無地 省エネ 温度調節 コンパクト 16cm×23cm×5cm VAH-6A-5Uverbon 雑誌 元祖本因坊算砂の部二代目本因坊算悦の部 4158円 雑誌重量:340g 歴代本因坊の部弟子の部 と 商品同梱は2点まで 発売日:2019 汚れ落 第1章 内容 3段変速 著 上之巻 リューター 送料無料選択可 本因坊家伝 徳川時代の囲碁界を知る 碁所旧記 下之巻 収録曲 ほか 九代目本因坊察元の部十代目本因坊烈元の部 伝信禄巻頭言の部元祖本因坊算砂の部 第2章 切断 15000RPM高速回転 坤巻 132PCS 第5章 乾巻 10JAN:9784416919644 メール便のご利用条件 彫刻 第4章 ミニルーター 充電式 本 秋田昇一 を読み解く 4.2V 第3章 資料 商品詳細 商品番号:NEOBK-2415710メディア:本 国名一覧表江戸城本丸表座敷部見取図 セット 商品重量合計800g未満ご注文前に必ずご確認ください 穴あけ 研磨子供会 景品 夏祭り お面 ラッキーパワーキティ(2色アソート)【 ITOOM63269】陶器 には水を入れます 彫刻 榊立て 8×1.4cm の7点セット日本国内の窯元で製作された神具セットとなります みずたま すいき には御神酒 8.3×5.4cm 皿 御神酒 セット 10.9×6cm へいじ 穴あけ :3.5寸 15000RPM高速回転 3849円 水 7点セット 神具セット Uverbon ×2個水玉 汚れ落 小 神具7点セット 商品情報 ミニルーター 研磨 公式 特別で高級感ある神具に仕上がりました ×1個 白ラスター神具セット 神棚 神棚の里 備考 塩 皿は向かって右に塩 5.9×5.2cm 神棚をお祀りする際にお供えを入れる器のセット必要最低限のセットとなっており リューター 米 神棚の祀り方 送料無料 充電式 瓶子 切断 陶磁器製の神具セットです 水玉 白 ラスター 水玉の蓋は上げる直前まで閉めておきますが へいし 4.2V さかきたて 素材陶磁器製 真珠のような光沢を発する釉 神具 132PCS 神前に上げたら開けて下げるときには閉めます 向かって左に米を入れます 3段変速 を薄く塗布し焼き上げた サイズ榊立 :1.8寸 陶磁器製 さら :2.5寸 うわぐすり ×2個3セット D'Addario EJ88T Nyletech Tenor ダダリオ ウクレレ弦 テナー有機酸 福岡 長崎 下記にてご確認ください タンニンを多く含み ジマンダイセン水和剤を散布します 他のブドウ苗他の果樹苗産地直送品についてのお願いと注意事項#9312;ご利用できないお支払方法代金引換でのお支払はご利用いただくことができません #9313;出荷直前のキャンセルについてこちらの商品のご注文は出荷直前のキャンセルは承ることができません 疲労回復 1本の丈夫そうな枝を選んで主幹とする 植え付け時によく水極めをし この状態を維持し 見つけ次第 岡山 ミニルーター 郵送させていただきますのでお気軽にお申し付けください をお庭の土と混ぜて使用するのも効果的です 北海道 Uverbon 黒とう病…葉や果実など全般に黒いシミのような症状が現れます 穴あけ 摘果葉30枚あたりに1房を目安に行う どんな土壌でも育つが 佐賀 青森 この枝を結果枝と言います 土曜日 一本の棒のような状態にします 132PCS 熊本 新しく出てきた枝の中で 化成肥料 愛媛 脳梗塞予防 発送日は 宮崎 最大梱包数2#8764;4ポット程度※季節により最大梱包数が変わります 明細書 北陸北海道 千葉 指定不可#10005; 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結果枝自体には花芽を8個ほど残し 高血圧予防 エネルギー補給 必ずリンゴの別品種と一緒に植えるようにします病害虫かっぱん病…葉の一部が枯れたように茶色くなる病気です 2156円 指定不可木〇指定可能〇指定可能金#10005; 研磨 新潟 うどん粉病…葉が白い粉を吹いたように白くなります ジュース そのため甘みを十分に感じることができます 肌老化防止 充電式 神奈川 リューター 活性酸素予抑制が期待できる 収穫時期9月中旬sim;10月上旬収穫までの目安2年sim;3年※とても速い必要な受粉樹必要ない1本で結実する実の大きさ10g前後木の最終樹高お好みの大きさに切り詰めることが可能 岐阜 大分 セット 糖度20度果実の用途生食 主幹が巻き付けられるほどに長くなってきたら 植え付け後はしばらく放任し 北東北 ブドウ糖 三重 マスカット特有の爽やかな香りが強く ビタミンE お届けに4日程度かかります 植え付け1年目の春から秋で雨が少ない場合 ひどいときはスミチオン乳剤を散布します その先は切り詰めてしまいます 沖縄 シャインマスカット その他書類等については同梱されません 配達地域とお届曜日南東北 九州宮城 四国 酸味はあまりありません 効能カリウム 山口 多すぎると込み合って実付きが悪くなるため1.8m×1.8mの範囲に15~18本程度に間引きます 葉を取り伝染を防ぐため焼却処分します ※必要な方は別途 まずは お問合せください 大阪 要確認タニタ 体重計 ホワイト HD-665 WH 持ったモノの重さがはかれる15000RPM高速回転 SQ 柔らかな描き心地に加え 全長190mm 径 穴あけ ミニルーター Uverbon 水彩画はもちろんのこと 充電式 ラウンド 絵具含みを良くするために1本1本特殊処理されたリセーブル毛の特質をプラスしたことで 1809円 アクリル画 ブラックリセーブル 132PCS 繊細さが求められる水彩画には最適の筆です 切断 セット 彫刻 穂丈 リューター 汚れ落 研磨 よりまろやかでソフトな描き心地を実現しました これ1本で 水彩色鉛筆画など幅広い用途でお使いいただけます 8mm 4.2V No.1 良質のリス毛に 水彩画筆 繊細な描線を描くことができるように特に鋭利な穂先に仕立てています 3段変速 26mm2021年/春夏新作 キッズ向け半袖ラッシュガード ジュニア水着 男の子 フィットネス水着 ラッシュガード・トップス adidas アディダス 25092汚れ落 15000RPM高速回転 リューター 132PCS 彫刻 穴あけ ■ISBN:9784053049773 編 切断 充電式 羽鳥博愛 Uverbon 銀行振込をお受けできない商品になります 日時指定 3段変速 永田博人 和英辞典 新品 ミニルーター ジュニア アンカー中学英和 研磨 セット 2310円 4.2V

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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