自動ゴミ箱 – 音程で制御するゴミ箱 –

からくり工房では音関係の製作が多く、ほとんどは音を出すものであったが、今回は音を入力して処理するモノを作ってみた。アイデア自体は学生達との会話の中で出てきたもので、「足踏み式のゴミ箱は足の届かないところにあると役に立たない」というところからスタートしている。赤外線や無線のリモコンも考えたが「ゴミで両手がふさがっていたらどうするんだ??」ということで「口笛でやればいいじゃん!」という結論となったわけである。

このテの製作物は手をパンパン叩いて開閉というモノが多いが、手がふさがっていては手もたたけないので純粋に音程を認識するモノでないといけない。パソコンやスマホなどの高度なコンピュータを使えばこんなもの簡単につくれるのだが、今回は1個100円以下のマイコンを使用し、できるだけ低コストでつくることを目標としている。

プロトタイプを作ってみたが、外観は以下の通り。

外観

さて、音程を認識するにはどうすればよいか?単純に考えればマイクで音声を拾って周波数カウントしてあげればよいのでハードは簡単になりそうだ。ということで、回路は以下の通り。

sgsch

コンデンサマイクをマイクアンプで受けてLPFを通してPICにぶち込むだけ。当初はオペアンプで増幅&コンパレータとしていたが、PIC内蔵のコンパレータを使用したので単純になった。右のICはモータードライバである。電源部分は省略してあるので適宜付加して欲しい。

ソフトウエアはいつものようにXC8で制作してある。周波数カウントにはプロレシカル方式を使用して、移動平均を取りながら計測している。音声もしくは口笛でせいぜい最大周波数は2kHz程度であるので、この方が計測時間が短縮できてよい。大体数msから十数msで計測可能である。今回の作品では「ラ」の音を0.2秒程度持続して「シ」の音に移行すればオープンし、「ソ」に移行すればクローズする。オクターブの処理がなされているので、どの音域でも反応する。といっても範囲は決まっていて110Hz~1760Hzのラに対応する。チューナを作るわけではないのでそこまで厳密な周波数計測は行っていないが、それでも音程にシビアであるので音痴の人には開けることができないかもしれないw

とりあえず、プロトタイプとしてレゴでガワと機構をつくってみた。

IMG_3485

基板も部品数が少ないのでC基板の半分でOK。レゴのモーターは9VなのでACアダプタで電源供給し、3端子レギュレータで5Vを生成している。

IMG_2989

機構的にモーターは単方向回転で開閉を繰り返すのでオープンをチェックするためにリードSWを使っている。

ガワはともかくとして、1個100円もしないマイコンでもここまで制御できることが証明できてよかった。基板だけだと500円程度の部品代である。おもちゃに組み込むなどの応用もできそうだ。

例によってプロモーションビデオを作ってみた。

また、HEXファイルを置いておくので実験してみたい奇特な人はどうぞ(ss1822.doc docをhexに変えて保存してください)

なお、今回の作品は、オーストリアのLinz芸術工科大学のInterface Culture講座に客員研究員として派遣されたときのGuest Lectureにて発表しています。

  1. 2015年 1月 29日

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