Arduinoで圧電ブザーを鳴らす方法｜tone関数・配線・音階を解説

01なぜtone()関数を使うのか

digitalWriteだけでは音の高さを変えられない

LEDの点灯ならdigitalWrite()でHIGH・LOWを切り替えるだけです。ブザーの場合も、原理としては似た部分があります。ブザーは、電圧のON/OFFを高速に繰り返すことで音を出す部品だからです。ただし、そのON/OFFの速さ（周波数）によって、聞こえる音の高さが変わります。digitalWrite()を自分で高速に切り替え続けるのは、現実的ではありません。そこでArduinoには専用の関数が用意されています。tone()を使えば、指定した周波数で自動的にON/OFFを繰り返してくれます。

tone()が向いている用途

tone()を使うと、決まった音を1音鳴らすだけではありません。周波数を変えて音階を作ったり、複数の音を並べてメロディーを鳴らしたりできます。通知音やアラーム、簡単なゲームの効果音など、Arduinoの入門的な作品でよく使われる機能です。

02ブザーの基礎知識｜アクティブとパッシブの違い

アクティブブザー：つなぐだけで一定の音が鳴る

アクティブブザーは、内部に発振回路をあらかじめ持っています。電源をつなぐだけで、決まった高さの音が鳴る仕組みです。配線は簡単ですが、音の高さを変えることはできません。tone()で周波数を指定しても、音程は変化しないので注意してください。

パッシブブザー：外部から信号を送って音を作る

パッシブブザーには、発振回路が入っていません。外部から送られてくる信号の周波数どおりに振動して音を出す仕組みです。つまり、tone()で送る信号の周波数を変えれば、そのまま音の高さが変わります。

本記事ではパッシブブザーを使用

本記事で紹介するメロディー再生には、このパッシブブザーが必須です。ピエゾスピーカーという名前で売られている部品も、同じ仕組みで使えます。

03配線方法：Arduinoとブザー

基本の配線

パッシブブザーの配線はとてもシンプルです。ブザーの＋側のリード線をArduinoのデジタルピンに、－側のリード線をGNDにつなぐだけで完成します。多くの2本足の小型ブザーでは、リード線の長さや基板の印字で＋と－を見分けられます。

抵抗は必要か

多くの小型パッシブブザーは消費電流が小さいです。そのため、抵抗なしで直接つないでも問題なく動作します。ただし、音量を抑えたい場合や、部品の仕様に不安がある場合もあります。そうしたときは、100Ω程度の抵抗を直列に入れておくと安心です。初めて扱う部品の場合は、パッケージや購入先の説明を確認しておきましょう。

04基本のコード｜tone()で音を鳴らす

tone()の基本的な書き方

Arduino公式のtone()リファレンスを確認しましょう。この関数には3つの引数を渡せます。音を鳴らすピン番号、周波数（Hz）、そして鳴らす時間（ミリ秒）です。時間を省略すると、noTone()を呼び出すまで音が鳴り続けます。まずは、1秒間だけ音を鳴らす最小限のコードを見てみましょう。

// ブザーを1秒間鳴らす最小構成コード
const int buzzerPin = 8;

void setup() {
  tone(buzzerPin, 440, 1000); // 440Hzの音を1000ミリ秒（1秒）鳴らす
}

void loop() {
  // 何もしない
}

noTone()で音を止める

時間を指定しない場合、音は鳴り続けます。任意のタイミングで止めたいときは、noTone(ピン番号)を呼び出します。次のコードは、ボタンを押している間だけ音を鳴らす例です。

// ボタンを押している間だけ音を鳴らすコード
const int buzzerPin = 8;
const int buttonPin = 2;

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  if (digitalRead(buttonPin) == LOW) {
    tone(buzzerPin, 440); // 時間を指定しないので鳴り続ける
  } else {
    noTone(buzzerPin); // ボタンを離したら音を止める
  }
}

タクトスイッチの配線や読み取り方について、詳しくは下記の記事でも解説しています。

05周波数を変える｜音階を作る

数値を変えるだけで音の高さが変わる

音階を作る方法はとてもシンプルです。tone()の第2引数（周波数）に渡す数値を変えるだけです。数値が大きいほど高い音、小さいほど低い音になります。Arduino公式のリファレンスによると、31Hzより低い音は生成できません。これはハードウェア上の制約です。

ドレミの周波数でスケールを鳴らす

音楽の世界には、それぞれの音階に対応する周波数の値が決まっています。例えば、中央のド（C4）はおよそ262Hzです。レ（D4）はおよそ294Hzです。これらの数値をそのままコードに書けば、ドレミの音階を鳴らせます。

// ドレミファソラシドの音階を順番に鳴らすコード
const int buzzerPin = 8;

// 各音の周波数（Hz）
int notes[] = {262, 294, 330, 349, 392, 440, 494, 523};
// ド, レ, ミ, ファ, ソ, ラ, シ, ド(高い)

void setup() {
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    tone(buzzerPin, notes[i], 300); // 300ミリ秒ずつ鳴らす
    delay(400); // 次の音までの間隔（音の長さより少し長めに取る）
  }
  noTone(buzzerPin);
}

void loop() {
  // 何もしない
}

配列（notes[]）を使うと、たくさんの音をまとめて管理できます。配列の基本については、下記の記事も参考にしてください。

06配列を使って簡単なメロディーを鳴らす

音の高さと長さを2つの配列で管理する

メロディーを鳴らすには、音の高さ（周波数）だけでは足りません。音の長さも必要です。Arduino公式のtoneMelodyサンプルを見てみましょう。音の配列と長さの配列を2つ用意し、順番に鳴らしていく方法が紹介されています。本記事でも、同じ考え方でシンプルなメロディーを作ってみましょう。

// 配列を使って簡単なメロディーを鳴らすコード
const int buzzerPin = 8;

// 音の高さ（Hz）
int melody[] = {262, 262, 392, 392, 440, 440, 392};
// 音の長さ（ミリ秒）
int durations[] = {400, 400, 400, 400, 400, 400, 800};

void setup() {
  int songLength = sizeof(melody) / sizeof(melody[0]);

  for (int i = 0; i < songLength; i++) {
    tone(buzzerPin, melody[i], durations[i]);
    // 音と音の間に少し隙間を空けると、粒立ちよく聞こえる
    delay(durations[i] * 1.3);
    noTone(buzzerPin);
  }
}

void loop() {
  // 何もしない
}

音を区切る「間」の作り方

音と音の間に、少しだけ隙間を空けるのがコツです。隙間がないと、音がつながって聞こえてしまいます。上のコードでは、音の長さの1.3倍だけ待ってから次の音に進むようにしています。この倍率を変えると、メロディーの印象も変わります。ぜひ色々な数値を試してみてください。

さらに多くの音階を使いたい場合

より多くの音階や、オクターブ違いの音を使いたい場合もあるでしょう。その場合は、Arduino公式サンプルにあるpitches.hというファイルを使う方法もあります。よく使う音の周波数があらかじめ定義されているため、コードが読みやすくなります。コードの基礎については、コピペで使える下記の記事も参考にしてください。

07よくあるトラブルと対処法

症状別の対処早見表

原因を素早く切り分けるコツ

08よくある質問

基本のQ&A

応用のQ&A