レーザーハープを自作する。(Part 2 : 回路編)

前回の記事では、レーザーハープを製作する上での指針を考えました。

前回の記事から半年以上経過してしまいましたが、
今回からレーザーハープの設計を行います！(・・;)
レーザーハープを製作する上での指針を踏まえ、いよいよ電子回路を考えていきましょう。CdSセルを使って、レーザーを遮ったことをArduinoで検出します。

[前回の記事]レーザーハープを自作する。(Part 1 : 準備編)

レーザーハープを自作する。(Part 1 : 準備編)

楽しいArduino Lifeを送っていますでしょうか。 今回、僕はArduinoをMIDIコントローラーとして使ったレーザーハープを作ります！ この記事は、ArduinoをMIDIコントローラーとして使う方法や、レーザー光を遮ったことを検...

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2014.12.04

 1. Arduinoのアナログインプットを試してみる

CdSセルにかかる電圧を検出するために、まずはArduinoのアナログインプット機能を試してみます。

Arduinoのピンソケットの中に、アナログインプットに対応したものが存在します。このピンにCdSセルを接続することで、CdSセルにかかる電圧を検出することができます。

Arduino UNOはネットで購入できるので、是非試してみてください！

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オライリージャパン刊行「Arduinoをはじめよう 第2版」に掲載の実験ができるキットです。

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1.1. 回路を考える

では、ArduinoとCdSセルを接続する回路を考えていきましょう。

ここでは
Arduino UNO , CdSセル , 抵抗(10kΩ) , ブレッドボード , ジャンパーコード
を使用します。

以下のようにArduinoとそれぞれの部品を接続しましょう。

上図の回路図にしたものを見てみましょう。

5VからCdSセルに接続され、次に抵抗、最後にGNDに接続されます。そして、CdSセルと抵抗の間からコードを伸ばし、Arduinoのアナログ0ピンに接続します。
この回路図では、厳密に言うとCdSではなく、抵抗にかかる電圧を検出しています。

1.2. プログラムを考える

次にCdSの値を検出するためのプログラムを考えていきましょう。

Arduinoにはアナログピンの入力値を読み取る関数が用意されています。それがanalogRead関数です。
analogRead関数は、0〜5Vの電圧を0〜1023の値として出力します。
(参考 : Arduino 日本語リファレンス – analogRead(pin) )

次のようなプログラムをArduinoに書き込みましょう。

int val = 0; //値格納用変数

void setup(){
 Serial.begin(9600); //シリアル通信
}

void loop(){

  val = analogRead(0); //アナログ0ピンで電圧を検出し、変数に格納
  Serial.println(val); //変数の値を出力
  
  delay(200);
}

このプログラムを実行し、Arduino IDEのシリアルモニタを見ると、結果が出力されています。
出力結果を以下に示します。

僕の結果では「761」という値が出力されています。これは、使用したCdSセルや部屋の明るさ等の環境によって変わります。

CdSを手で覆ってみましょう。シリアルモニタの値が変わるはずです。
僕の場合は、「420」くらいになりました。

今度はライトで強い光を当ててみましょう。「1000」くらいになりました。

まとめると

• 暗い　　　→　420　  (CdSセルの抵抗値が増加し、抵抗部の電圧が減少)
• そのまま　→　761　  (基準値)
• 明るい　　→　1000　(CdSセルの抵抗値が減少し、抵抗部の電圧が増加)

となります。

これでCdSセルに光が当たっているか否かを、数値として見ることができるようになりました。

2. レーザーとCdSセルを組み合わせてみる

それでは、レーザーとCdSセルを組み合わせて数値を見てみます。

レーザー光を出すためのレーザーモジュールは、秋月電子で販売されているものを使用しました。
緑色レーザー発光モジュール JPM-1-3 (A4) APC :
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00766/

レーザー光を上手くCdSセルに当てるために、少し工夫して台座を作ってみました。

この台座を使ってCdSセルにレーザー光を当てましょう。
今回使用したレーザーモジュールは電源がDC3Vですので、乾電池を2本直列に接続して使用します。電池ケースに収納してレーザーモジュールに接続しましょう。
このとき、レーザー光が目に入らないように十分注意して下さい！

ではレーザーを当てた時と、レーザーを手で遮った時の2つの状態の値を見てみましょう。

• そのまま　→　967
• 手で遮る　→　550

CdSセルにレーザーを当てた時とレーザーを遮ったときの違いを検出することができました！

いかがでしたでしょうか。
CdSセルでレーザー光を遮ったことを検出するのは、意外と簡単に出来たのではないでしょうか。

次回はこの回路を踏まえ、ArduinoでMIDI信号を出力する「プログラム編」を書きたいと思います！

どうぞよろしくお願いしますm(_ _)m

[次回の記事はこちら]

レーザーハープを自作する。(Part 3 : プログラム編)

前回の記事では、レーザーハープの電子回路を考えました。 また前回の記事からだいぶ時間が経過してしまいましたが…、 今回はArduinoに接続した電子回路を使用した上で、 ArduinoからPCにMIDI信号を送るプログラムについて書きたいと...

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2016.02.20

※この記事内で使用した回路図はFritzingにより製作しました。
この図にはCC Attribution-ShareALikeライセンスが適用されます。