O projeto consiste em um buzzer ou Disco Piezoelétrico. O buzzer é um componente cujo funcionamento se expressa de forma sonora. Apesar disso, a qualidade do seu som apresenta limitações. Ele pode ser usado em alarmes, teclados e em outros equipamentos que dependem de atuação sonora.
Um disco piezo, feito de material cerâmico, funciona quando uma corrente elétrica passa pelo material fazendo com que ele se deforme e produza um som. O efeito piezoelétrico é um processo reversível, então quando se bate nele ou ele sofre algum tipo de pressão, a força no material provoca a geração de uma corrente elétrica.
O circuito de um buzzer controlado por botões ou potenciômetro possibilita o aprendizado das seguintes competência trabalhadas no Módulo 1:
- Leitura Analógica
- NodeMCU
- Potenciômetro
- 1 Buzzer
- Protoboard
- Jumpers
O circuito deve ser montado como mostra a figura abaixo, representado na protoboard.
O buzzer apresenta polaridade. O polo positivo pode ser identificado pela indicação com o sinal +. Além disso, o terminal positivo é maior que o negativo. O terminal positivo deve ser conectada a uma porta digital (não será necessário o recurso PWM, pois utilizaremos a função tone() para gerar os sinais sonoros) e o negativo deve ser conectada ao GND do NodeMCU (ressalta-se a importância do uso de um resistor de 100 Ω entre o terminal negativo e o GND).
O potenciômetro é um resistor de três terminais que pode ter sua resistência ajustada girando o eixo. Os terminais das extremidades devem ser conectados um na alimentação e outro no terra do circuito. Já o terminal do meio, que tem o valor da resistência variável, deve ser conectada a uma porta analógica.
Para o buzzer controlado por potenciômetro use o código que está em code ou copie o código abaixo:
const int pot = 17; //A0
const int som = 13; //D7
void setup() {
pinMode(som, OUTPUT);
pinMode(pot, INPUT);
}
void loop() {
int frequencia = 500+8*analogRead(pot);
tone(som,frequencia);
}
O uso do Buzzer não exige a importação de bibliotecas. O código acima começa com a declaração e associação das saídas e entradas utilizadas.
O uso do buzzer depende da recepção de uma onda quadrada. O comandotone() é responsável pela craição dessa onda. Dessa forma, tal função é usada para tocar uma nota musical, ela recebe três parâmetros: o pino digital onde o buzzer está conectado, a frequência da nota musical e o tempo de duração dessa nota, sendo este último opcional.
O código inicia com a declaração das constantes referentes ao potenciômetro (A0) e ao buzzer (D7). Posteriormente, as configurações iniciais do programa são definidas com o pino do buzzer sendo usado como saída e o pino do potenciômetro como entrada.
A função loop() é formada pela variável que recebe a frequência desejada para ser executada pelo buzzer. Esse valor está baseado na leitura analógica feita no pino do potenciômetro. Além disso, a função contém ainda a o comando tone() que recebe como parâmetros o pino do buzzer e a frequência a ser tocada.
Com isso, o funcionamento esperado para o código consiste na frequência tocada pelo buzzer ser controlada pelo potenciômetro.
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Desse modo, caso um botão seja pressionado, o buzzer vai emitir um som com determinada frequência, relativa às notas musicais. Após a emissão do som, há um tempo de espera e o som é interrompido. Ou seja, a produção sonora só continua enquanto o botão permanecer pressionado.
- NodeMCU
- 5 botões
- 1 Buzzer
- Protoboard
- Jumpers
- 1 Resistor de 100 Ω
- 5 Resistores de 10 kΩ
O circuito deve ser montado como mostra a figura abaixo, representado na protoboard.
O buzzer deve ser conectado da mesma forma que no circuito anterior. Cada botão, conectado em circuito Pull-Down, só oferece 3.3V na entrada digital enquanto o botão for pressionado.
Para o buzzer controlado por botôes use o código que está em code ou copie o código abaixo:
const int DO = 16; //D0
const int RE = 5; //D1
const int MI = 4; //D2
const int FA = 14; //D5
const int SOL= 12; //D6
int estadoDo = 0;
int estadoRe = 0;
int estadoMi = 0;
int estadoFa = 0;
int estadoSol = 0;
const int som = 13; //D7
int semiperiodo = 0;
void setup() {
pinMode(som, OUTPUT);
pinMode(DO, INPUT);
pinMode(RE, INPUT);
pinMode(MI, INPUT);
pinMode(FA, INPUT);
pinMode(SOL, INPUT);
}
void loop() {
estadoDo = digitalRead(DO);
estadoRe = digitalRead(RE);
estadoMi = digitalRead(MI);
estadoFa = digitalRead(FA);
estadoSol= digitalRead(SOL);
if(estadoDo && !estadoRe && !estadoMi && !estadoFa && !estadoSol) semiperiodo = 1894/3; // 264*3 Hz
if(!estadoDo && estadoRe && !estadoMi && !estadoFa && !estadoSol) semiperiodo = 1684/3; // 297*3 Hz
if(!estadoDo && !estadoRe && estadoMi && !estadoFa && !estadoSol) semiperiodo = 1515/3; // 330*3 Hz
if(!estadoDo && !estadoRe && !estadoMi && estadoFa && !estadoSol) semiperiodo = 1420/3; // 352*3 Hz
if(!estadoDo && !estadoRe && !estadoMi && !estadoFa && estadoSol) semiperiodo = 1263/3; // 396*3 Hz
if(semiperiodo > 0) {
digitalWrite(som, HIGH);
delayMicroseconds(semiperiodo);
digitalWrite(som, LOW);
delayMicroseconds(semiperiodo);
semiperiodo = 0;
}
}
O buzzer foi associado à constante 13 (D7), variável "som" no código, e os botões para cada nota, associados aos pinos: dó ao 16 (D0), ré ao 5 (D1), mi ao 4 (D2), fá ao 14 (D5), sol ao 12 (D6).
Feito isso, partimos para o void setup onde é necessário declarar as entradas e saídas por meio do pinMode. Posteriormente, inicia-se a função void loop, ela consiste no uso de 5 desvios condicionais. A condição para que cada desvio seja executado é que o botão referente à um estado esteja pressionado e os outros não, ou seja, a variável de um botão está em nível lógico alto e a dos outros em nível lógico baixo. A execução do código é análoga à de um teclado, com cada botão associado a uma nota musical.
Cada delayMicroseconds representa um semiperíodo da onda quadrada. Dessa forma, os semiperíodos são referentes a um valor específico de frequência da onda sonora. Ressalta-se que a aplicação feita cria uma onda quadrada (com mesma frequência) baseando-se no tempo em que o botão permaneceu pressionado.
Nota: Os valores atribuídos a cada semiperíodo baseiam-se nos cálculos referentes às notas musicais no terceiro harmônico.
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Pense na utilização do Buzzer na sua casa ou em outras aplicações do seu cotidiano.