2005.3.7 -
小山智史(弘前大学)

私だけの電子オルゴール ♪ MyMelo2 ♪New

(ミニドラム・ミニ鉄琴もあります)

※ 全面リニューアルしました。Windows7/8/8.1で動作するようになりました。Arduinoでも動作します。

※ [リーフレット(pdf)]と[作り方(pdf)][仕組み(pdf)][作り方(pdf)]を作りましたのでご覧ください。

2015.7.18~2015.11.28 鳥取県中部ものづくり道場
2014.3.14 ~音階2ラ#の低い音が正しく出なかったので修正
2014.3.6 Mymelo2にリニューアル
2013.11.2 (株)プロアシスト 社内研修
2013.4.1 浅田寿展氏(兵庫県三田市)らが64bitおよびインストール不要に対応(こちら)
2012.5.19~20 放送大学面接授業
2012.3.12~15 豊中市立東泉丘小学校(大阪府) 小4 図工製作
2011.4.4 写真立ての制作メモを掲載
2010.10.22~24 弘前大学祭技術科展示
2009.1.26~2009.3.11 弘前大学教育学部附属特別支援学校(青森県) 卒業製作
2009.1.26~ 小和森小学校(青森県) 卒業製作
2008.8.20 鶴岡工業高校(山形県)で小学生向け公開講座
2008.11.4~ 青森中央学院大学で音の出る絵本を製作
2008.2.16 「ものづくり体験フェスタ」(於 新川文化ホール 北陸職業能力開発大学校 出展)
2007.10.20~21 「親子ものづくり挑戦コーナー」(於 魚津産業フェア 北陸職業能力開発大学校 出展)
2007.10.10~ 玉名工業高校(熊本県)の課題研究で制作
2007.7.28~29 「楽しい電子工作」(於 秋田県産業技術総合研究センター)
2006.12.22 篠山産業高校(兵庫県)で小学生電子工作教室
2006.10.13~ 国東農業工業高校(大分県)で制作
2006.10.11~2007.3.15 大滝小学校(山形県)で制作
2006.9.30 青森県師範学校校歌の電子オルゴールを50台製作(弘前大学教育学部創立130周年記念)
2006.8.8 「私だけの電子オルゴール」製作教室(於 弘前大学)
2006.6.21~2007.2 碧南工業高校(愛知県) 課題制作
2005.10.19~2006.1.31 出水工業高校(鹿児島県) 課題制作
2005.12.9~2006.2.23 小和森小学校(青森県) 卒業制作
2005.11.19「第2回おもしろ教室」(於 京都府)
2005.10.22「第1回おもしろ教室」(於 京都府)

2005.7.8 「私だけの電子オルゴール」製作教室(於 弘前大学)
2005.3.7 Webで公開


1. 概要

 子どもからおとなまで楽しめる電子オルゴール教材です。趣味のものづくり、夏休みものづくり教室、総合的な学習、卒業記念制作で校歌のオルゴールづくり、理工系専門教育の導入教材などに活用できます。


サクラあるいはメモ帳で作った楽譜から
[こんな音]
あるいは
[こんな音]
のオルゴールを作ることができます

サクラあるいはメモ帳で作った楽譜から
[こんな音]
あるいは
[こんな音]
の2和音オルゴールを作ることができます
  1. 「ドドソソララソー」のように楽譜を作成します。伴奏を付けることもできます。
  2. 書き込み装置で、マイコンに上記の楽譜を書き込みます。
  3. 電池とマイコンと発音部品を接続して完成です。

製作できるオルゴール(音はオルゴールからLINE端子に接続して録音)
  発音デバイス マイコン 音を聞く
減衰矩形波のオルゴール 圧電ブザーまたは
スピーカー
ATtiny2313または
ATtiny25/45/85または
Arduino Duemilanove/UNO
校歌の例(1)
校歌の例(2)
校歌の例(3)
減衰正弦波のオルゴール スピーカー ATtiny25/45/85 2和音の例
3和音の例
校歌の例(1)
校歌の例(2)
校歌の例(3)

2. 準備

  1. 電子オルゴールソフト Mymelo2(ダウンロード)
     ダウンロードしたファイルを解凍します。

  2. 「テキスト音楽サクラ」(http://oto.chu.jp)
     楽譜はメモ帳などで作ってもよいのですが、「サクラ」を使うと演奏させて確かめながら作ることができます。

  3. WinAVR-20100110, http://sourceforge.net/projects/winavr/
     AVR用のCコンパイラです。ダウンロードしてインストールします。Arduinoを用いる時以外は必須です。インストール時には、「Install Files」と「Add Directories to PATH」をチェックします(他はどちらでもOK)。

  4. 書き込み装置(HIDaspxまたはヒダピオ)...こちらのページにまとめました。
     機械語プログラムをマイコン(ATtiny2313またはATtiny45)に書き込む際に必要となります。「ものづくり教室」などを計画する際には書き込み装置を全体で1~2台用意します。Arduinoを用いる時以外は必須です。
     同じオルゴールをたくさん作る場合には、ゼロプレッシャーICソケットを使ってマイコンに書き込んでから組み立てるとよいでしょう。

3. 楽譜の作成

 冒頭の図のように楽譜を作ります。「ドレミ」で楽譜を表現できるので、(私のように)5線符が苦手な方も大丈夫です。

 このような楽譜は「MML形式」と呼ばれます。電子オルゴールでは、下の表の命令を使うことができます。解釈できない命令はなるべく無視するようにしましたが、サクラで演奏できる楽譜がすべてオルゴールにできるわけではありませんのでご注意ください。サクラのsampleの中ではsakura2.mmlだけがオルゴールにすることができます。

書き方説明
ド, ど, cド8, c16, ド.(「.」は付点音符)ドの音。「ド8」のように音符と組み合わせます。音符を省略すると「音符(またはl)」で指定した値となります。
レ, れ, d レの音
ミ, み, e ミの音
ファ, ふぁ, f ファの音
ソ, そ, g ソの音
ラ, ら, a ラの音
シ, し, b シの音
ッ, ン, っ, ん, rドーーッ, レッレー, ッー休符
ー, ^ドードレミーー音を伸ばします。「ド.ー」のように付点音符は伸ばせません。
連符, Div連符{ドドド}, Div{ccc}3連符のみ。また「12分音符」は使えません。
「...」, '...'「ドレミ」, 'cde'本来は和音ですが、最初の音(この例ではド)のみが使われます。既存の楽譜でエラーにならないようにしただけなので、積極的に使う意味はありません。
【...】, [...]
【...:...】, [... : ...]
【ミミソー】, [eeg^]【...】の中を2回繰り返して演奏します。「:」があると、2度目はそこで終わります。回数を指定する場合は【4...】のようにします。
#, +ド#8., a+半音上げ。
♭, -レ♭8., b-半音下げ。
上, ↑, > 音階を1つ上げます
下, ↓, < 音階を1つ下げます
``ド, ``ド次の音の音階を1つ上げます
""シ, ""シ次の音の音階を1つ下げます
音階, o音階5, o5音階(オクターブ)を指定します。省略時は4。
音符, l音符8, l81,2,4,8,16,32の中から省略時の音符を指定します。省略時は4(4分音符)。
テンポ, Tempoテンポ120, Tempo=120テンポ(毎分の4分音符の拍数)を設定します。省略時は120。曲の途中でテンポを変更することはできません。
調, System.KeyFlag調#(ドファソ), System.KeyFlag+=(cfg)調(キー)を設定します
トラック, Track, TR, NowTrackトラック3, Track=3伴奏付きの楽譜でトラックの始まりを表します。トラック1~3で、トラック1を主旋律とします。単音の曲は記載不要。
// 以後、行末までコメント
  1. 音階は「""ラ#」~「````シ」および休符の87個から最大31種類利用できます。これを超えるとその音は出なくなります(和音の場合などは気づかないかもしれません)。調の違う複数の曲を続けて演奏させようとすると、オーバーしがちです。
  2. 音符は付点を含む32分音符(L32)~符点全音符(L1)の11個から最大8種類利用できます。これを超えると、その音が現れた時にそのトラックの演奏を中止します。全体としてはトラック1の演奏が可能な限り演奏を続けます。
  3. マイコン内蔵のクロックを使っているので、音程はあまり正確ではありません。
  4. 収録できる曲の長さは音符の総数で決まりますが、手作業で入力して容量オーバーになることはまずないでしょう。
  5. 小節毎にタブやスペースや改行で区切ると後で修正する時に楽です。特に、和音オルゴールの楽譜を作る時は、トラック1~3の対応がわかりやすいように工夫するといいでしょう。
  6. マイコンは何度でも書き直しできますので、複雑な楽譜を一度に入力せずに、少し入力したらオルゴールに書き込んでみてください
  7. 「音符4.ド」のように音符に付点音符を指定することはできません。「音符4ド.」のようにしてください。
  8. かつて着メロの楽譜で使われていた「パート(トラック)」「●(ん)」「ド▲(`ド)」「ド▼("ド)」などの書き方も受け付けるようにしています。

4. 電子オルゴールの組み立て

4.1 Arduinoの場合

 もしもArduinoと圧電ブザーまたはスピーカが手元にあれば、すぐに試してみることができます(確認済はDuemilanoveとUNOとNANO)。下図のようにArduinoの9ピンと10ピンに圧電ブザーまたはスピーカを接続するだけです。

4.2 部品を組み立てて作る場合

 下の表は使用する部品の例です。どのように製作するかで使う部品が変ります。

部品表
部品名規格・型番等購入先と単価の例備考
マイコンATtiny2313または
ATtiny25/45/85
秋月、千石、RS、Digi-Keyなどで
100~200円
1個 電子オルゴールのプログラムと楽譜データが書き込まれ、楽譜の指示に従って出力の電圧が変化します。取り付ける時には方向を間違えないよう注意してください。静電気で壊れやすいので、取り扱いに注意してください。
圧電ブザー
またはスピーカ
圧電ブザー板
圧電ブザー SPT08
スピーカ
ダイソー、秋月などで
50~100円
1個電圧の変化を板の振動に変えて音にします。圧電素子は、振動を加えると電圧が発生し、この仕組みは着火の部品などに使われています。板ブザー(写真)を用いる場合は、リード線を半田づけして準備しておきます。また、組み立て後に適当なケースに貼りつけて音が響くようにします。スピーカは68Ωの抵抗を付けてください。
電池ボックス単3×2本用 スイッチ付 BH-321-AS秋月 60円1個スイッチ付のものを使うか、そうでない場合は別にスイッチを用意します。
電池単3ダイソー 10円2個方向を間違えないよう注意してください。
ブレッドボードEIC-301秋月 150円1個半田づけをしないで部品を接続する時に使います。各列の5箇所の隣あった穴が内部で接続されています。左右の端は縦1列の穴が内部で接続されています。半田付けで接続する場合には必要ありません。

 下図左は圧電ブザー板、ATtiny2313、ブレッドボード、電池の各部品で、半田付けをしないで組み立てることができます。下図右はブレッドボードを使わずに半田付けで組み立てた例です。圧電ブザー板は、紙コップや缶に両面テープで張り付けます(このページの後半に製作例があります)。

回路の組み立て
部品(左)と半田づけによる組み立ての例(右)

 下図はブレッドボードと圧電ブザーを使った製作例と回路図です。


ATtiny2313と圧電ブザーを使った製作例
回路図
回路図

ATtiny45と圧電ブザーを使った製作例
回路図
回路図

5. 楽譜の書き込み(何度でも書き直しできます)

5.1 Arduinoの場合

5.2 部品を組み立てて作る場合

 マイコンに電子オルゴールのプログラムと楽譜データを書き込むために、「書き込み装置」が必要となります。

 「ものづくり教室」などを計画する際には書き込み装置を全体で1~2台用意しておきます。

□ 電子オルゴールを組み立ててから書き込む場合

クリップではさむ時は、方向を間違えないように、そして隣のピンと接触しないように注意してください。
クリップライター 楽譜の書き込み

□ 先にマイコンに書き込んで組み立てる場合

 同じオルゴールをたくさん作る場合は、この方法がいいでしょう。


6. 仕組み(興味のある方以外は読み飛ばしてください)

6.1 作成した楽譜データがマイコンに書き込まれるまでの流れ

 kira2.mmlをmymelo.wsfにドラッグ&ドロップすると、以下の処理が行われます。

6.2 オルゴールの波形

 電子オルゴールの波形はPWM(パルス幅変調)という方法で作っています(下図左)。矩形波の1周期は32μsで固定ですが、ハイレベル(3V)の時間を32μsの0/256~255/256の256段階で調整することにより(黒線の波形)、平均的に0V~3Vの電圧を作りだしています(赤線の波形)。マイコンが実際に出力する波形はパルス信号ですが、1周期32μsの信号の周波数成分は31kHz(およびその倍音)という私達が聴きとることができない高い周波数です。スピーカから音として発せられて私達が聞き取るのはその平均値信号で作られる波形、つまり赤線で表される波形になります。

(1) 減衰矩形波の信号

 減衰矩形波の信号は、下図のように作っています。図はラ(440Hz)の音の例で、矩形波の周期は2.27msです。

(2) 減衰正弦波の信号(tiny45)

 正弦波1波分256個の波形データを用意しています。サンプリング周期32μsごとに、データを出力すると122Hzの信号が出力されます。880Hzの信号を出力した時は、波形データを7個に1個の割合いで出力します(下図)。``DTMF Generator(ATMEL Application Note AVR314)''を参考にしました。

 減衰波形は、2つの正弦波形の位相をずらして加算することにより振幅をコントロールしています(下図)。

また、2つのピンの出力信号を逆相にし、減衰後のレベルを0にしています(下図)。


7. さまざまな楽しみ方

 実装に一工夫すると、とっても楽しくなります。以下はその一例です。

□ たのしいものづくり

 美術教育講座の佐藤光輝先生にお願いしたところ、学生さんが紙コップを使ってかわいい作品を作ってくれました。

紙コップのクラフト

□ 卒業制作

 附属特別支援学校の卒業制作で作りました。

卒業制作

□ 机の上に置ける小物入れ

 圧電ブザー板を身近なものに貼り付けるとスピーカに早変わりします。

ペン立て ペン立て

□ 校歌のオルゴール付き写真立て

 いくつか作りましたが大変好評です。...校歌1(ブザースピーカ)・校歌2(ブザースピーカ)・校歌3(ブザースピーカ)

校歌の写真立て 写真立ての裏側

□ オルゴール付きカップ

 マグカップやケーキカップに付けてみました。マグカップは手に持って丁度親指の箇所にスイッチを付けました。入れた曲は「乾杯」です。また、ケーキカップは蓋を開けると音が出るようにしました。

マグカップ ケーキカップ

□ 空き缶や100円ショップで見つけたケースに入れてみました。

ブレッドボード使用 さまざまな実装

□ 100円スピーカを使ったHiFiオルゴール

 100円ショップで購入したスピーカを接続してみると、音色も音量も格段に改善されました。ただし、抵抗が必要で(無くても動作しましたが)、スピーカの工作に少し手間がかかります。下図はブレッドボードを使った組み立て例と半田づけによる組み立て例です。事前にスピーカの準備をしておけば、製作教室でも利用できます。

下図は2Lサイズの写真立てにスピーカを付けた例です。

写真立て
回路図 回路図
回路図

□ ステレオ電子オルゴール

 スピーカを2つ使い、ステレオ電子オルゴールを作ってみました。接続が違うだけで、オルゴールのプログラムは一緒です。楽譜が2トラックからなる場合は、それぞれのトラックの音が別々のスピーカから出ます。また、3トラックからなる場合は、一方のスピーカからトラック1の音が、もう一方のスピーカからトラック2とトラック3の音が出ます。試しに作ってみるのも楽しいと思います。


回路図 回路図
ステレオオルゴールの回路図
回路図 回路図
HiFiステレオオルゴールの回路図

□ 押しボタンスイッチで操作する電子オルゴール

 電池(単5)とマイコンを100円スピーカの中に入れ、押しボタンスイッチで操作するようにしてみました。スピーカの加工や部品の取り付けに少し手間がかかるので、製作教室には不向きかもしれません。なお、押しボタンスイッチの有無にかかわらず、オルゴールのプログラムは一緒です。スイッチを押すと1回演奏して停止します。また、演奏中にスイッチを押すと演奏を停止します。



押しボタン式オルゴールの回路図
(ATtiny45)

弘前大学教育学部創立130周年記念行事(2006.9.30)師範学校校歌の電子オルゴールを50台製作し、師範学校OBの方に差し上げました。(音はこんな感じです。)

□ 写真立ての制作メモ(2011.3)

 写真立てと電子オルゴールの組み合わせは今まで何種類か作りましたが、以下の方法がシンプルで上品な感じに仕上がりましたので、制作メモとして紹介します。2011年3月に7台作り、弘前大学教育学部附属特別支援学校を卒業する高等部の生徒さんにプレゼントしました。スピーカは生徒達が作業学習で解体した家電機器からはずしたものを使いました。

  1. 20mm厚程度の木板を200×145mmに切断し、表面および側面を紙ヤスリできれいに磨きます。
  2. 木板の表面および側面をニスまたはクリヤーラッカーで塗装します(2度塗り)。
  3. PET樹脂板を190×135mmに切断し、エッジをヤスリで仕上げます。PET樹脂板は裁断機できれいに切断できます。
  4. 木板およびPET樹脂板の穴加工をします(下図)。
  5. ケースの穴加工をします(下図)。
  6. ケースにスイッチを取り付け、部品を組み立て、完成したら木板に固定します。
  7. 木板中央にハガキサイズの写真を両面テープで固定し、PET樹脂板をトラスタッピングネジで留めて♪ 完成 ♪です。


木板の加工PET樹脂板の加工
材料・部品
部品名規格・型番等
木板廃材利用(200×145mm 20mm厚)
PET樹脂板アクリサンデー 透明1mm厚(190×135)
ネジトラスタッピングネジ 4×10 黒
ケースダイソー ミニスタンド A-63
マイコンATtiny45
スピーカハズシ品または適当なもの
スイッチサンワ OBSF-24-W
電池ボックス単4×2本用
電池単4×2本
抵抗47Ω 1/6W
積層セラミックコンデンサ1μF
ケースの加工

8. ものづくり教室などでの利用記録

年月日イベントの名称等参加者資料備考
2005.7.8製作教室(於弘前大学) 案内, 配布資料, ... 
2005.10.14~出水工業高校電子機械科(鹿児島県)  写真提供: 吉満浩昭先生
2005.10.22第1回おもしろ教室(於京都府木津川台小学校)小学生約20人配布資料, ...写真や資料の提供: 内田直樹様
2005.11.19第2回おもしろ教室(於京都府木津川台小学校)小学生約20人
2005.12.9
~2006.2.23
卒業制作(青森県小和森小学校)6年生58人配布資料, ...秋谷啓児先生、安藤先生ありがとうございました。
2006.8.8製作教室(於弘前大学)中学生4名配布資料, ... 
2006.6.21
~2007.2
課題製作(愛知県立碧南工業高校)  黒部義男先生
50セット製作
2006.10.11
~2007.3.15
卒業制作(真室川町立大滝小学校(2007.3閉校))  石川周先生
2006.12.22小学生電子工作教室(於 兵庫県立篠山産業高校)小学生8名配布資料写真提供: 北村和義先生
2007.7.28~29楽しい電子工作(於 秋田県産業技術総合研究センター 第12回テクノゾーンフェスティバル)一般 160人 写真の提供: 佐々木信也様
1時間単位で1日5回、2日で計10回、160人が訪れる盛況ぶりだったようです。進め方など、今後の参考にさせていただきます。
2007.10.10~課題研究(熊本県立玉名工業高校)  倉崎剛先生
2007.10.20~21親子ものづくり挑戦コーナー(於 魚津産業フェア 北陸職業能力開発大学校 出展)親子約80組 写真の提供: 谷岡政宏先生
「音楽に合わせてLEDが光るようにし、LEDは赤、青、黄、緑の4色から2色を選べるようにしました。外箱は色つきの工作用紙(赤、青、黄、黄緑、オレンジの5色から選べる)を使い見本の型紙を見ながら、自分で切って作り、外箱にシールを貼るようにしました。」
2008.2.16ものづくり体験フェスタ(於 新川文化ホール 北陸職業能力開発大学校 出展) 配布資料写真の提供: 秋山等先生
「学生が製作した金型を用いて、射出成形したハート型容器を使用」したとのこと。ケースまで手作りされたことに驚きました。
2008.8.20小学生向け公開講座(於 鶴岡工業高校)小学生20名案内写真の提供: 五十嵐誠先生
2009.1.26
~3.11
卒業制作(弘前大学教育学部附属特別支援学校)高等部8名 写真の提供: 梁川道輔先生
2009.1.26~卒業制作(青森県小和森小学校)6年生54人 秋谷啓児先生 ありがとうございました。
2012.3.12~15図工製作(大阪府豊中市立東泉丘小学校)4年生124人配布資料写真の提供: 長谷川博是先生
お一人で124人の生徒に対応するのは大変だったと思います。
2013.11.2(株)プロアシスト 社内研修社員4人 写真の提供: 山神啓志様
2015.7.18第1回鳥取県中部ものづくり道場
(倉吉市ファボラとっとり)
7名賀戸哲也様
2015.8.4第2回鳥取県中部ものづくり道場
(倉吉市関金総合文化センター)
9名写真の提供: 賀戸哲也様
2015.8.7第3回鳥取県中部ものづくり道場
(倉吉市上北条黄門館)
6名写真の提供: 賀戸哲也様
2015.8.23第4回鳥取県中部ものづくり道場
(倉吉市伯耆しあわせの郷)
10名写真の提供: 賀戸哲也様
2015.9.19第5回鳥取県中部ものづくり道場
(倉吉市伯耆しあわせの郷))
6名賀戸哲也様
2015.11.28第6回鳥取県中部ものづくり道場
(米子市米子児童文化センター)
12名賀戸哲也様

(実施風景)

第1回おもしろ教室(2005.10.22 於京都府木津川台小学校)



課題制作(2005.10.19~ 鹿児島県立出水工業高校)




卒業制作(2005.12.9~2006.2.23 平賀町立小和森小学校)


サクラを使って楽譜入力
「好きな曲を...」と言うと子ども達は結構難しい曲を準備してきます


オルゴールの組み立て
間違わないようマイコンやブザーの結線位置にマジックで目印が付けてありました


先生が楽譜の書き込み
楽譜の入力ミスなどは臨機応変に修正が必要です






電子オルゴール付きのオリジナルCDラックが完成!!
CDラックを組み立てて、思い思いのデザインに。
オルゴールの取り付け位置もそれぞれに。
学校に来るのはあと10日あまりとなり、どれも小学校の思い出がたっぷり詰まったオルゴールでした。

「私だけの電子オルゴール」製作教室(2006.8.8 於弘前大学)


小学生電子工作教室(2006.12.22 兵庫県立篠山産業高校)



卒業制作(2006.10.11~2007.3.15 真室川町立大滝小学校(2007.3閉校))


課題制作(2006.6.21~2007.2 愛知県立碧南工業高校)[オルゴールの音を聴く]


楽しい電子工作(2007.7.28~29 於 秋田県産業技術総合研究センター)


(作曲とオルゴール組み立てコーナー)


(作曲支援コーナー)

(作曲データ変換コーナー)

(オルゴールマイコン作成コーナー)

親子ものづくり挑戦コーナー(2007.10.20~21 於 魚津産業フェア 北陸職業能力開発大学校 出展)


ものづくり体験フェスタ(2008.02.16 於 新川文化ホール 北陸職業能力開発大学校 出展)



(オリジナルのケースでLEDが点滅するところがステキです)

小学生向け公開講座(2008.08.20 鶴岡工業高校)


卒業制作(2009.03.11 弘前大学教育学部附属特別支援学校)




図工製作(2012.3.12~15 大阪府豊中市立東泉丘小学校)[オルゴールの音を聴く]



社内研修(2013.11.2 (株)プロアシスト)


鳥取県中部ものづくり道場(第2回2015.8.4~第4回2015.8.23)


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