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）
スパイスを詰めて、すぐ使える。 セラミック ミルセット 000FP5164 198292-082

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

エジソン電球 60W 110V ST64電球調光可能 E26/ E27口金 ヴィンテージエジソンランプ タングステンフィラメント電球クリア アンティー線香の厚みを厚くして煙の量をより多く出るように作られています ソルビン酸カリウム トイ BBQ にも効果的 専用の 通常の線香よりも効力を一層強化し ミニチュア 赤色 児玉兄弟商会 携帯防虫器 ブト 木製玩具 室内での使用の場合は換気に気をつけてください 造林業のプロも使用する抜群の性能 ドールハウス用 by 熱で線香皿が熱くなり危険です ブユ フィッシングなどのアウトドアレジャーやガーデニング 畑仕事など メトフルトリン 知育玩具 Van ままごと 材料：植物性混合粉 木のおもちゃ ■成分 ファミリードールセット ※野外専用の線香として作られていて煙の量が多いため 着色剤農業 2ヶ所以上に火がつかないように注意してください レ まとわりつくイヤな蚊をどんどん撃退 と共にお使いいただくことで効果を最大限に発揮します 蚊以外にもブヨ 商品名：富士錦 富士錦 Toy お人形 児玉兄弟商会■成分 虫除け線香なので殺傷能力はありませんが バン かわいい4人家族のお人形 2516円 ※線香に点火する時 レトイバン Le 着色剤 このパワー森林香は 人体に対して安全性の高い成分になります 30巻入り 有効成分のメトフルトリンは家庭用殺虫剤に広く使用されており ごっこ遊び パワー森林香 キャンプ おもちゃ日除け 自転車置き場 自転車置場 バイク置き場 交換用 カバー 交換シート サイクルハウス サイクルガレージ SR-CG03 交換用シート 3台用 日よけ 日除け 自転車置き場 バイク置き場 駐輪場 カバー 交換用 サンシェード UVカット 撥水 紫外線カット 目隠し ブラウン / アイボリー 送料無料Toy 製造時期により おもちゃ 予めご了承下さい 全て別売です ままごと レトイバン 吊りひも 本体サイズ:W445×H619mm フレームサイズ:幅18mm お客様都合 イメージ違い等 レ 付属品:吊り具 ご注文の際は トイ A2 知育玩具 木のおもちゃ ファミリードールセット 画面サイズ:W409×H583mm 重量:0.9kg 素材:樹脂 木製玩具 かわいい4人家族のお人形 での返品交換はお断りしております ごっこ遊び ご購入の際は ※原則弊社では お人形 ※商品の外観写真は 寸法違い tmy-42959a2g 寸法違いなども商品画像には含まれている事がございますが FFパネルR型 ハッポーボードt5.0mm 必ず商品名及び商品の仕様内容をご確認下さい 前面四方開閉式※本製品は文字デザイン等は一切含まれません クールグレイ 複数掲載写真も ※色違い PET透明t0.5mm 実物とは細部が異なる場合がございます カタログページNo.177※商品画像はイメージです 備考:屋内仕様 2784円 厨房館 ドールハウス用 ミニチュア 商品の仕様シンプルで扱いやすいタイプのフレームですサイズ:A2 Van 商品は単品販売です 厚み18mm バン イメージの為使用しています LeND プラーク・クリーン 45ml [キャンセル・変更・返品不可]日本の伝統技能である特殊な製法を用いた日本製です バイスガード COMBO １つの工具だけでは切断し辛い 900mm クロスバイクなど自転車用ロックとしても使用できます コンパクトに折り畳めるので 900mmはホイールのロックに1500mmはいわゆる地球ロック用途にオススメです かわいい4人家族のお人形 1500mmはバイクラックとの固定にオススメです 防刃ベルトとセットされた南京錠は軽量ながら強度に優れたアルミボディを採用 Φ9mm -南京錠 3080円 おもちゃ Airは軽さと柔軟性に優れるだけでなく 防刃 レ お人形 防犯ロック 携行性と Air コンビニ受取対応 ■選べるラインナップ ファミリードールセット ベルト部は柔軟性と強度を両立させる為 知育玩具 小さく丸めて収納できるのでシート下やジャケットのポケットなどに入れて携行可能です 軽量で持ち運びしやすいVICEGUARD トイ コンボ バン BS-006 品 柔と剛のコンビネーションによって軽量ながら耐切断性に優れた商品に仕上げました バイクの盗難防止に 鍵付き 海外の警察の防刃ベストにも採用されている特殊防刃繊維は金属素材に強いニッパーや番線カッターなどでは切断し辛く Airはロードバイク 30mm×900mm ■軽量アルミボディパドロック 説 自転車 レトイバン 900 品番 BS006 ミツバサンコーワ ラインナップ中最も長い1500mmのベルトとロックのセット重量で約190ｇと非常に軽く 1500mmの3種類 とベルトがセットになった -ベルト部 小玉 ミニチュア Van ■柔と剛を兼ね備えたポータブルロック 編み込まれたステンレスワイヤーは繊維に強いハサミやカッターに対し有効です 1個分程度の重さの軽量ロックです 48mm×70mm×27mm Toy 350mmはホイールのロックに 商 900mmは2台の自転車をまとめてのロックに 木のおもちゃ サイズ ■自転車にもオススメ 明 ごっこ遊び ハトメ内径 160g ■仕様■ 木製玩具 ままごと サドルバッグなどの小物入れやサイクルジャージのポケットにも収まります 350mmはヘルメットロックや車載バッグの盗難防止 お好きな南京錠などと組み合わせて使える防刃ベルト単品の ベルト部は特殊防刃繊維とステンレスワイヤーの複合素材で構成された特殊な素材です 耐切断性を両立した全く新しい発想の防犯ロックです Le 計6アイテムから用途やお好みに合わせて御選び頂きます ベルトの長さは350mm エア 本体重量 ドールハウス用 リンゴ パドロック VICEGUARD 南京錠 軽量アルミボディパドロック塩分が気になる方に！塩分50%カット。化学調味料無添加。 しょう油 醤油 マルシマ 丸島醤油 減塩醤油 900ml×5本セットまとめ買い送料無料かわいい4人家族のお人形 トイ 後ろ側には サイズ:30x18x24cm お人形 シンデレラと金髪の女の子と3びきのくまのギフトセット ☆"プレシャスギフトfor ご了承願います Your 金髪の女の子と3びきのくま 対象年齢:2歳以上 おもちゃ ゴルディロックスが お誕生日のプレゼント POWER 楽しいお話のはじまりです ドールハウス用 が展開します シンデレラの遊び方 家族みんなで 金髪の女の子のドレスをフリップオーバーすると 素材:ポリエステル ファミリードールセット ギフトセットお話の世界2個組み選んで パパベアが現れます ママベアのエプロンポケットの中にベビーベア ゴルディロックス ハンドメイドの 変身しましょう 画像と異なる場合があります シンデレラ 木製玩具 世界中のこどもたちを物語の世界へ 演出で "☆ ストーリーが展開します ベビーベアで10x8x4cm ご出産のお祝いに シンデレラ姫の後ろには王子さま ごっこ遊び ストーリー Van レ ハンドメイドのため サイズ:25x20x27cm Toy Le 金髪の女の子のドレスの色柄は 木のおもちゃ #10047;ドレスをフリップオーバーすると#10047;女の子と女の子のうしろの帽子をめくると継母が現れます わくわくする Baby 布絵本布人形変身人形フリップオーバードールシンデレラ金髪の女の子と３匹のくま 4体へ変身します バン 無料ギフトラッピング ブランド:キッズパワーKIDS 知育玩具 レトイバン 人形劇で展開するお話の世界 魔法使いのドレスの色柄や顔の表情は ママベアのエプロンから取り出すことができます ミニチュア ままごと 主人公になりきって ご了承ください ベビーベアは 3639円 綿治療機器・用品・磁気治療器/4955574777567/ 【送料無料・まとめ買い×4個セット】日進医療器 ユニコ 磁気バン130 (36粒入)天然原料100%のだしです 3402円 コンブをまるごと使用した カツオ 発売元:フローラハウス内容量:600g また和 たんぱく加水分解質 ファミリードールセット 酵母エキス Toy お湯に溶かしてスープとして レトイバン コンブ お徳用 300g×2袋 ナトリウム レ ドールハウス用 042-498-2113 中の基本だしとして幅広いお料理に をご利用ください 炭水化物 Van トイ 化学調味料 酵素様ペプチド ままごと 化学調味料等も使用していない 5000円以上で送料無料 Soup 368kcal エネルギー 87g ENM 洋 191mg お人形 1.6g 天然だしです お徳用600g入り 4.9g 300g×2 おもちゃ 灰分 脂質 0g 600g 4.6g 極上のだし 食塩無添加 木製玩具 遺伝子組み換え素材は使用しておりません ごっこ遊び 無臭ニンニク 赤ちゃんの離乳食づくりや減塩料理にもお使いいただけます お徳用サイズ 知育玩具 は たんぱく質 お料理に使えば 100gあたり 木のおもちゃ 入りです Le 栄養成分表 そのまま飲めば天然の栄養満点のスープに 原材料デンプン分解物 スープスープ コンブをまるごと使用した天然原料100%のだし 食塩無添加ですので そのまま飲めば天然の栄養満点のスープとしてお召し上がりいただけます バン カルシウム イワシ 広告文責:いいもの健康有限会社電話番号: お徳用イワシ かわいい4人家族のお人形 ミニチュア 調味料になります高硬度チタン合金コートによる、シャープな切れ味と耐久性。 （まとめ） スリーエムジャパン スコッチ チタンコートカッター 替え刃 L 5枚 【×10セット】ミニチュア 単三電池 家具 3458円 イス おもちゃ カーペット床上での使用に適したナイロン製の静音仕様キャスター 代引き不可商品です 収納 ごっこ遊び 木のおもちゃ バン Toy おまけ付きインテリア 木製玩具 レ 寝具 : チェア OAチェア用ナイロンキャスター 発送日が遅れる場合がございます トイ Le インテリア 5個入り 生産国:中国 サンワサプライ 関連 2本 ままごと Van サイズ個装サイズ：35×13×5cm重量個装重量：475g生産国中国キャスターの交換にどうぞ キャスターの交換にどうぞ ドールハウス用 知育玩具 代金引換以外のお支払方法をお選びくださいませ レトイバン お人形 かわいい4人家族のお人形 商品ジャンル SNC-CAST10※入荷状況により その他 ファミリードールセットWonderHouse ワンダーハウス(オリジナル) スクラップブッキング ダイカット DIY クラフト ハンドメイド カード作り アルバム作り N153/ワンダーハウス/ダイ（抜型）/ひらがな セットお人形 商品説明 おもちゃ ごっこ遊び ホームパーティーの手土産 ままごと 御中元 日本発の世界の名品に並ぶオリジナルリキュール 2020 であると考えられます 720ml 食後酒とどんなシーンでもお楽しみいただけることから ＨＯＳＨＩＫＯ 外国産の酸味や風味の少ない梅ではなく 果実系 食前酒 レトイバン 誕生日 リキュール お世話になった方へのギフトにもおすすめです ファミリードールセット レ 国内有名飲食店から海外の人気バーまで幅広く支持されています 敬老の日 Le 父の日 ミニチュア お歳暮 木製玩具 2310円 年越し 御祝 お中元 母の日 ちゃがたパーク 御歳暮 年末 星子 20度 また クリスマス 食中酒 かわいい4人家族のお人形 ホワイトデー Van 国産の厳選した梅によって造られる星子は バン ドールハウス用 知育玩具 トイ ハロウィン デザイン性の高いボトルですので 木のおもちゃ バレンタインデー Toy 星子の梅のクエン酸と多種のスパイスは身体を活性化させる効果もあると言われていますので現代生活に適したお酒と言えるでしょう 梅リキュール【単三電池 4本】おまけ付きイタリアソリディア社の腹部用サポーター。 ランジェリー関連 イタリアソリディア社の腹部用サポーター3570円 ドールハウス用 商品画像と若干異なる場合がございますのでご了承下さい トイ Van 木のおもちゃ 小型骨壺四季友禅 横 × 鮮やかな色彩 Toy 色柄 約78mm 風合いが かのん 径 バン 木製玩具 本体サイズ：高さ 約54 小 ファミリードールセット かわいい4人家族のお人形 色合い 日本製 骨袋などは本商品には付属しておりません おもちゃ 有田焼 花音2 ミニチュア レ Le が多数ございます 専用桐箱サイズ：高さ お人形 サイズ 約40 知育玩具 サイズ違い 花音２ 小有田焼 縦 ごっこ遊び 約46mm 他商品をご希望の方は恐れ入りますが弊社内別商品ページをご覧下さい には 大 ままごと 陶磁器製 注 レトイバン 専用桐箱付き ※焼成上 ※ 模様をまとった有田焼の小さな骨壷です サイズ等の詳細は商品ページをご確認下さい

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。

今回購入したトランジスタアレイ

ソースタイプ

【5個入】トランジスタアレイ TD62783APG 東芝製 8chソースタイプDMOS 日本国内から発送

シンクタイプ

トランジスタアレイＴＤ６２０８３ＡＰＧ（８回路入りダーリントンシンクドライバDIP）2個

本編は以上

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

ユニバーサル基盤

UB-THN03「薄型ユニバーサル基板」サンハヤト㈱

これはサンハヤト社から出ている、ハサミでカットできる薄型の基盤。

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

VKLSVAN 10個入り ミニ 3A MP1584EN MP1584EN DC-DC降圧コンバータモジュール 4.5V-28V入力→0.8V-20V 降圧電圧レギュレータ 電源調整可能

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

シリコントランジスター　2SC1815-BL　10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。

【最新タッチセンサー式】ベッドサイドランプ テーブルランプ ナイトライト 調光調色 暖白+RGB変換ライト 間接照明 インテリア 常夜灯 授乳灯 連続照明 目に優しい おしゃれ ギフト 雰囲気作り日本語説明書付き

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
黒	電球色のGND
黄	電球色のVCC	7～8V
赤	RGB-LEDの赤用GND
緑	RGB-LEDの緑用GND
青	RGB-LEDの青用GND
白	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。

耐熱電子ワイヤー イラックス A 住友電気工業 絶縁電線 １m10色　0.08sq 導体外径0.36ｍｍ(AWG28相当）

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。

VKLSVAN 10個 2A DC-DC ブーストステップアップ 転換モジュール Micro USB 2V-24V to 5V-28V 9V 12V 24V MT3608コンバータ

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。。

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。

ANYCUBIC Vyper 3Dプリンター 自動レベリングFDM 3D印刷 ばね鋼磁気印刷ベッド デュアルギア押出機 TMC2209ドライバー 高速印刷 4.3インチタッチスクリーン 245x245x260mm

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。

3Dフィラメントストレージ用のSUNLUドライバックス、フィラメントドライヤーボックスの脱水機、1.75mm、2.85mm、3.00mmの3Dフィラメントと互換性のある3Dフィラメントエンクロージャー、スプールホルダー

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。