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Projeto 36a - Controlando a frequência de um sonorizador com potenciômetro sem a função tone()

Angelo Luis Ferreira | 12/04/2018 Acessos: 5.259

Objetivo

Neste projeto vamos apresentar um circuito onde é possível controlar a frequência de um sonorizador piezoelétrico (buzzer ou disco piezoelétrico) através de um potenciômetro. Neste exemplo, vamos utilizar o conceito tone() para gerar sons, de forma que o sonorizador deverá estar conectado à uma porta digital do Arduino sem precisar do recurso PWM (Pulse Width Modulation).

Definições

Disco Piezoelétrico: Um disco piezo funciona quando uma corrente elétrica passa pelo material cerâmico do disco, fazendo com que ele mude de forma e produza um som. O disco também funciona de forma inversa: quando se bate nele ou ele sofre algum tipo de pressão, a força no material provoca a geração de uma corrente elétrica. Para saber mais, leia: https://pt.wikipedia.org/wiki/Piezoeletricidade e Transdutor Piezoelétrico.

Buzzer: Nada mais é do que um transdutor piezoelétrico encapsulado.

Obs.: O buzzer e o disco são sonorizadores piezoelétricos. Quando se aplica um sinal elétrico e um determinada frequência, o dispositivo piezoelétrico produz uma nota musical. As notas variam de acordo com a frequência utilizada. (O ouvido humano pode ouvir sons nas frequências entre 20 e 20.000 Hz).

Aplicações

Para fins didáticos e criação de sons com arduino.

Componentes necessários

Referência	Componente	Quantidade	Imagem	Observação
Protoboard	Protoboard 830 pontos	1		No mínimo utilizar protoboard com 830 pontos
Jumpers	Kit cabos ligação macho / macho	1
Buzzer	Buzzer ativo 5V 12mm	1		Utilize um buzzer ou um disco piezoelétrico
Potenciômetro	Potenciômetro 10K	1		O valor do potenciômetro aumenta quando giramos o eixo do componente na direção do polo negativo para o polo positivo.
Arduino UNO R3	Arduino UNO	1		Você poderá utilizar uma placa Arduino UNO original ou similar

Montagem do Circuito

Conecte os componentes no Protoboard como mostra a figura abaixo. Verifique cuidadosamente os cabos de ligação antes de ligar seu Arduino. Lembre-se que o Arduino deve estar totalmente desconectado da força enquanto você monta o circuito. Neste projeto você poderá utilizar um buzzer ou um disco piezoelétrico na montagem do circuito. Se possível, teste com os dois componentes.

Atenção

1. O buzzer tem polaridade. Portando, cuidado para não ligar o buzzer invertido. Se você retirar o adesivo superior do buzzzer poderá ver um sinal de positivo (+). Este sinal mostra onde está o pino positivo do componente que deverá estar conectado ao potenciômetro (neste projeto) ou a uma porta digital do Arduino e o polo negativo ao GND.

2. Observe que nesse projeto o potenciômetro foi montado como um divisor de tensão, onde utilizamos os 3 terminais do componente:

2.1. Veja a montagem do nosso projeto abaixo:

Desta forma o potenciômetro funciona como um divisor de tensão que pode ser lido pelo IDE do Arduino. Girando o eixo no sentido horário (da saída do arduino para a entrada do buzzer) aumentaremos o valor, e ao contrário, diminuímos o volume do som. Isto acontece pois girando o eixo do potenciômetro aumentaremos ou diminuímos a tensão na entrada da porta analógica do Arduino, variando de 0 a 5V. Para saber mais sobre a diferença entre potenciômetro e reostato leia o tutorial: Potenciômetro ou reostato: qual a diferença?

3. A montagem do nosso projeto foi realizada em um protoboard com linhas de alimentação não contínuas, onde acrescentamos jampers para a ligação. Verifique se o seu protoboard possui linhas de alimentação contínuas ou separadas.

Observação: No exemplo acima, utilizamos um buzzer. Você poderá substituir o buzzer por um disco piezoelétrico para ter um efeito semelhante. O cabo vermelho (positivo) deverá estar conectado ao Arduino e o cabo preto (negativo) conectado ao GND (ground).

Código do Projeto (Sketch)

1) Faça o dowload e abra o arquivo projeto36a.ino no IDE do Arduino:  DOWNLOAD - projeto36a.ino

Ou se preferir, copie e cole o código abaixo no IDE do Arduino:

/*******************************************************************************
*
*    Projeto 36a - Controlando frequência de um sonorizador sem tone()
*                   http://squids.com.br/arduino
*
*******************************************************************************/

const int pinPot = A5; // Indica a porta analógica ligada ao potenciômetro
const int pinBuzzer = 8; // Indica a porta digital ligada ao buzzer

void setup(){
  pinMode(pinBuzzer, OUTPUT);
  pinMode(pinPot, INPUT); // Por padrão porta analógica já é INPUT 
}

void loop(){
  
  int potValue = analogRead(pinPot); // Lê valores no potenciômetro
  int frequencia = map(potValue, 0, 1024, 2500, 0); //define valores de frequência

  digitalWrite(pinBuzzer, 1);  //onda quadrada (50%) - estado lógico HIGH
  delayMicroseconds(frequencia);   // micro segundos

  digitalWrite(pinBuzzer, 0);     //onda quadrada (50%) - estado lógio LOW
  delayMicroseconds(frequencia);    
     
} 

Observação: Os valores mínimo e máximo de frequência podem ser alterados a vontade. Por exemplo, você poderá utilizar valores das notas musicais de diversas escalas. Veja tabela de notas musicais.

Vídeo

Como o projeto deve funcionar

1. Ao iniciar o programa, você poderá controlar a frequência gerada em um buzzer através do potenciômetro.

2. Girando o eixo do potenciômetro para o lado conectado no polo positivo (5V) o valor da frequência no buzzer aumentará. Já ao contrário, girando o eixo para o lado negativo (GND) o valor da frequência diminuirá.

Gerar sons em um dispositivo piezoelétrico

1. Neste projeto não vamos utilizar a função tone(pin, frequência, duração) para gerar sons em um sonorizador piezoelétrico.

2. Portanto, para criarmos um onda quadrada de cerca de 50%, vamos utilizar um truque onde ligamos e desligamos o buzzer em frações de microsegundos (delayMicroseconds), conforme mostra padrão abaixo:

  digitalWrite(pinBuzzer, 1);  //onda quadrada (50%) - estado lógico HIGH
  delayMicroseconds(frequencia);   // micro segundos

  digitalWrite(pinBuzzer, 0);     //onda quadrada (50%) - estado lógio LOW
  delayMicroseconds(frequencia); 

Desta forma, para gerarmos um tom,  criamos uma onda quadrada de cerca de 50% no estado lógico HIGH e 50% no estado lógico LOW, onde podemos definir que:

. A frequência será inversamente proporcional ao valor dado pela variável frequencia, ou seja, quanto maior o tempo em micro segundos, menor a frequência gerada no buzzer.

. Apenas um tom pode ser gerado por vez.

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