小学校にフィジカル・コンピューティングを（其の5）

2010年6月19日　電子工作でいろいろなICを使って音を出す実験

シンセサイザーのように音を作って出すということを目標に、発振回路のモジュールを作ってみました。「電子回路工作 素材集」というサイトを参考にしながら、サイン波、三角波、矩形波、鋸歯状波などを発生させる発振回路モジュールを作りました。今回のポイントは、オペアンプICです。いずれも「TL082」というオペアンプICを使用していますが、同じTLシリーズ（072、062）ならそのまま載せ替えが可能ですし、それ以外のオペアンプICでも（ちょっと工夫すれば）同じような発振回路モジュールを作ることができるようです。

【これまでに作成した発振回路モジュール】

三角波発振回路モジュール	鋸歯状波発振回路モジュール	サイン波発振回路モジュール

「三角波発振回路モジュール」は、4つの抵抗と1つのフィルムコンデンサをTL082につないで作りました。（0Ωの抵抗をジャンパーとして使っています）この回路で、矩形波を取り出すこともできます。3つの発振回路モジュールの中で、最も簡単に作ることができました。

「鋸歯状波発振回路モジュール」は、5つの抵抗（抵抗が足りなかったので直列につないで1つ分の抵抗を作っています。また、ICの下にもう一つ抵抗 がかくれています）と2つのダイオード、1つのフィルムコンデンサをTL082につないで作りました。この回路で、パルス波を取り出すこともできます。

「サイン波発振回路モジュール」は、抵抗10こ（ICの下や裏側にもかくれています）、ダイオード3こ（裏側にかくれています）、トランジスタ1 こ、フィルムコンデンサ2こ、電解コンデンサ2こをTL082につないで作りました。3つの発振回路モジュールの中で、これが一番複雑で作るのが大変でし た。

TL082というオペアンプICは、正（＋）負（−）の両電源が必要なオペアンプICです。発振回路モジュールを作るまでは、「負電圧」などという こともよくわかっておらず、単に電池をつなげばO.Kだと思っていたのですが、調べて行くうちにどうやらそう簡単なことではないということがわかってきま した。そこで、負電圧を作る「LTC1144」というICを使って、「両電源モジュール」を作ることにしました。

ここまで準備ができたら、あとはスピーカーをつないで音を鳴らしてみるだけです。それなりに個性的な、電子音独特な素朴な音が出ました。しかし、こ のままではちょっと音が小さすぎます。そこで、オーディオアンプICを使って増幅回路のモジュールを作り、発振回路モジュールで作った音を増幅することに しました。

「NJM386」 というオーディオアンプICを使って、増幅回路モジュールを作ってみました。オペアンプICを使っても増幅回路は作れるのですが、できるだけ良い音にした いと考えて、オーディオ専用のアンプICを利用したのです。これで発振回路モジュールで作った音をかなり大きくすることができるようになりました。

【555 min】

ナショナル・セミコンダクタの「LMC555」というタイマーICを使って、テルミンのような楽器を作ってみました。「NJL7502」 という照度センサ（フォトトランジスタ）を利用して、明るさを電圧に変えて音を変化させています。思ったよりも感度がよく、低い音から高い音までうなりを あげるように出してくれます。すぐにでも楽器として使えそうな雰囲気です。（演奏方法や選曲に工夫が必要だと思いますが…）

次のステップは、これらのモジュールをどのように活用するかということです。発振回路モジュールの音は、いかにも電子音の原音ですから、楽器として はお世辞にも使いやすいとは言えません。そこで、これらの発振回路モジュールで作った音をどのように加工するかがカギとなります。また、楽器としてではな く他の使い道がないかということも検討に値するでしょう。コンピュータとどのようにつなげて行くのかということも含めて、これから更に試行錯誤を続けてい きたいと思います。

さしあたっては、複数の発振回路モジュールをつなぎ合わせて、同時に音を出したり選んだ音だけを出したりするような装置を作ってみたいと思っていま す。モジュールの組み合わせによって、あるいはモジュールに別のセンサなどをつなぐことによって、いろいろなことができるようになると良いなぁと思ってい ます。