Laserová harfa pro micro:bit

Sestavte si svůj hudební nástroj, se kterým se naučíte pracovat s jednoduchou elektroniku a procvičíte své schopnosti v programování. Sejděte se s kamarády a založte robotickou kapelu!

harfa pro microbit

Co všechno se s ní dá dělat?

  • Zlepšíte se v práci s nářadím a rozvinete svou jemnou motoriku
  • Pochopíte princip funkce detektoru, který používá laser a fotodiodu
  • Vyzkoušíte si programování algoritmu, který zpracovává signály
  • Zjistíte, jak skládat nové melodie, nebo jak hrát ty, které již znáte

Elektronická laserová harfa je primárně určena pro hraní muziky. Ovšem vzhledem k použitým senzorům můžete harfu použít obecně k detekci objektů. Místo aktivace jednoho tónu můžete třeba aktivovat zcela jiné akce, jako roztočení servomotorů, nebo signály využít pro ovládání displeje. Při použití druhého micro:bitu a rádiové komunikace si tak z harfy můžete vyrobit futuristický ovladač!

Obsah

Info

Naše elektronická harfa používá místo strun senzory, které dokáží detekovat pohyb našich prstů. Tyto signály pak zpracováváme v našem programu a říkáme micro:bitu, jaký tón má zahrát.

K detekci pohybu prstů použijeme laser (vysílač) a fotorezistor (přijímač). Laser neustále vysílá signál ve formě červeného paprsku. Ten dopadá na přijímač, ze kterého čteme informaci. Jakmile však do cesty paprsku vstoupí náš prst, paprsek již na přijímač nedopadá a tuto změnu my pozorujeme a zpracováváme. Více informací ohledně tohoto druhu senzoru najdete v projektu Laser pro micro:bit.

Laser

Jedná se o elektronické zařízení, které generuje tenký paprsek laserového světla. Tento laser je napájen napětím o úrovni 5 V. Svou optikou soustředí světlo do jednoho bodu, jiné typy mohou vytvářet různé vzory a efekty.

Specifikace

  • Napájení: 3,3 – 5 V
  • Proud: 20 mA
  • Barva laseru: Červená (650 nm)
  • Tvar paprsku: Bod
  • Třída laseru: IIIA
laserová dioda modul pro microbit

Fotorezistor

Fotorezistor je elektronická součástka, která reaguje na světlo. Jeho fungování je založeno na principu změny elektrického odporu v závislosti na intenzitě světla, která na něj dopadá.

Když na fotoodpor dopadá světlo, energie světelných fotonů vyvolává v polovodičovém materiálu elektronové páry. Tyto páry jsou schopny přenášet náboj přes materiál fotoodporu. Čím větší je intenzita světla, tím více elektronových párů je generováno a tím pádem je nižší elektrický odpor fotoodporu.

Specifikace

  • Napájení: 3,3 – 5 V
  • Proud: 15 mA
  • Výstup: log. 0 nebo 1 + analogové hodnoty
  • Rozměry: 3,2 x 1,7 cm
  • Komparátor: LM393
světelný senzor pro micro:bit

Potřebné komponenty

Fotorezistor

Laser

Dupont vodiče

Rozšíření pro micro:bit

Zapojení

Rozšiřující deska MB2

Zapojení komponent do naší rozšiřující desky najdete ve schématu. Důležité je všechny komponenty připojit k napětí, a to z pinů 3V3 a GND. Napájení můžete přivést na každou komponentu zvlášť, nebo jej přivést pouze na jednu a z ní je dále větvit (k tomu ale potřebujete vyrobit si vlastní vodiče). K připojení laserů je nutné využít 30 cm vodiče dupont, nebo spojit kratší kabely. 

Dále potřebujeme číst digitální informaci z fotorezistorů. Proto jejich výstup přivedeme na piny rozšiřující desky P0, P1, P8, P9.

Testovací program

Nyní si popíšeme náš ukázkový program. Na začátku je třeba nastavit piny, na kterých čteme informaci ze senzorů, na nahoru. Dále nám již stačí neustále kontrolovat, zda je daný signál ze senzoru přerušený a říct micro:bitu, jaký tón má zahrát. V našem případě jsou použity tóny ze známé skladby “Deep Purple: Smoke on the Water”. Jestliže není žádný senzor přerušen, program zastaví všechny zvuky.

Úkoly

Úloha 1: Zvukové efekty

Změňte program tak, aby místo jednotlivých tónů přehrával vámi vybrané zvukové efekty z knihovny Hudba.

Úloha 2: Hlídač

Vytvořte program, který bude přehrávat tón pouze v případě, že laser na fotorezistor naopak dopadá. To znamená, že svou ruku nikdy nesmíte dát pryč, jinak se spustí alarm!

Úloha 3: Rozsvícení displeje

V této úloze upravte program tak, aby se při přerušení jednotlivých signálů zobrazila na displeji ikona. Každá struna bude představovat jinou ikonu. Případně můžete rozsvěcovat sloupce displeje náležící jednotlivým “strunám”.

Úloha 4: Futuristická ovládací konzole

Pokud vlastníte servomotor, který je součástí všech našich sad a stavebnic, proměňte svou harfu ve futuristickou ovládací konzoli. Jednotlivými senzory roztáčejte servomotory do různých stran.

Ke stažení