Arduino Piezo Element - Experimente mit Sounds und Musik

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Mit sehr schnellem Ein- und Ausschalten von Strom erzeugst du Schwingungen und damit simple Sounds die dein Arduino zum einfachen Synthesizer machen. Als Resonanzkörper wird ein Plastikbecher verwendet. Dieses Projekt ist auch dann spannend, wenn dein Projekt etwas Mathe enthalten darf. Schliesslich gilt es, anhand der Schwingungen konkrete Tonhöhen zu berechnen.

Die folgenden Projekte können mit jedem Arduino Mikrocontroller und handelsüblichen Piezo Elementen umgesetzt werden. Die Videos und Programmierungen sind mit der Prozessorgesteuerten Lernumgebung (PGLU) entstanden.

- Bezugsquelle Mikrocontroller "Komfort"
- Bezugsquelle Piezo Element
- PGLU-Editor für Arduino
- PGLU: Organisation von Lerngruppen
- Weitere PGLU-Experimente im "Workshop"

1. Was ist ein Arduino Piezo Element und wie wird es angeschlossen?
Das Piezzo Element kann als Sensor oder Aktor an dein Arduino angeschlossen werden. Du kannst damit einfache Sounds kreieren oder Vibrationen messen.

- Google Keyword Arduino piezo music
- Google Keyword Arduino piezo sensor
- Google Keyword Piezoelektrizität

Um das Piezzo Element als Buzzer zu verwenden, musst du es direkt in einen der vier LED-Ausgänge des PGLU-Mikrocontrollers einschrauben. Polung beachten. Klebe das Piezoelement auf einen Resonanzkörper. Im Video wurde ein einfacher Plastikbecher verwendet. Teste, was am besten klingt.

- Hinweis: Piezoelemente können auch mit der Platine Pixel angesteuert werden. Es können bis zu 4 Piezoelemente angeschlossen werden

 

2. Piezo Element programmieren
Die Programmierung ist denkbar einfach. Der LED-Ausgang wird in sehr kurzen Abständen ein- und ausgeschaltet. Dazwischen wird eine sehr kurze Pause von wenigen μs eingesetzt.

- 1 Mikrosekunde = 1/1'000 Millisekunde = 1/1'000'000 Sekunde

 
2.1. Sketch "Einfacher Ton"




 

2.2. Sketch "sweep sound"


 

2.3. Sketch "ali mini Äntli"




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2.4. Sounds mit dem Zufallsgenerator
Programmiere den originalen "R2-D2" Sound, indem du mit dem Zufallsgenerator experimentierst. Welche Werte klingen am besten? By the way: der Arduino Zufallsgenerator hat so seine Eigenheiten und wird deshalb Pseudo-Zufallsgenerator genannt. Mehr erfährst du hier:

- Arduino Referenz random()



 

3. Präzise Tonhöhen berechnen
Wer bei "Alli mini äntli" genau hinhört, merkt, dass die Intonationen alles andere als rein sind. Dies müsste nicht sein: mit der Definition der Pausenlängen könnte die genaue Tonfrequenz berechnet werden. Im vorliegenden Beispiel wurde das jedoch unterlassen. Erstelle mit Hilfe des Blocks "Funktion" (Bild 3) eine perfekt gestimmte Tonleiter, um so leichter deine eigenen Melodien komponieren zu können! Unter dem folgenden Link findest du eine Tabelle mit den genauen Frequenzen der Tonleiter:

- Frequenzen der gleichstufigen Stimmung

Daraus geht hervor, dass z.B. der Ton A (die Tonhöhe einer Stimmgabel) mit 440 Hz schwingt, also 440x pro Sekunde. Um am Ausgang unseres Mikrocontrollers also 440 Elektroimpulse/Sekunde zu haben, muss folgende Rechnung gemacht werden:

- 1'000'000μs / 440 = 2272μs

Das Ergebnis ist die erforderliche Pausenlänge zwischen 2 Stromimpulsen. Da wir zwei Pausen verwenden (eine nach dem Einschalten und ein zweite nach dem Ausschalten, teilen wir die 2272μs auf diese zwei Delays auf. Das gibt dann zwei Pausen à 1136μs... Teste es!

- Zum Online Piano als Vergleich

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Educational information

Learning resource typesOther
Demonstration
Exploration
Experiment
Open activity
Guide
Workshop
Project
Target audienceTeachers
Schoolmanagers
DifficultyMedium
Learning timeMore than five lessons
Education contextCompulsory education

Lehrplan 21

Gestalten Textiles und Technisches Gestalten Prozesse und Produkte Gestaltungs- bzw. Designprozess
Gestalten Textiles und Technisches Gestalten Prozesse und Produkte Gestaltungs- bzw. Designprozess
Gestalten Textiles und Technisches Gestalten Kontexte und Orientierung Kultur und Geschichte
Gestalten Textiles und Technisches Gestalten Kontexte und Orientierung Kultur und Geschichte
Gestalten Textiles und Technisches Gestalten Prozesse und Produkte Verfahren

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