주파수, 파형과 음높이
두 레벨로 음 만들기
음높이는 소리가 높거나 낮게 들리는 정도입니다. 주파수 f는 초당 주기 수이며 Hz(hertz, 헤르츠)는 초당 한 주기입니다. 직사각 파형은 0과 V를 바꾸며 50%이면 대칭 사각파입니다. 듀티비 D는 높은 시간의 백분율입니다. 주기 T는 한 반복의 길이이며 ms(millisecond, 밀리초)는 1/1000초입니다.
실험대
회로 설정을 바꾸고 측정값을 예상한 뒤 과제를 확인하세요. 학습용 모델이며 각 수업에서 가정을 설명합니다.
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동작 원리
Piezo는 piezoelectric, 압전의 줄임말로 전압이 재료를 변형하여 진동과 소리를 만들 수 있습니다. 전기 시간과 평균 전압만 계산하며 음량이나 전류는 모사하지 않습니다. 선택적 듣기는 짧은 브라우저 음이며 실제 피에조 모델이 아닙니다. 기기에 따라 소리가 다를 수 있습니다.
Piezo는 piezoelectric, 압전의 줄임말입니다. 재료는 전압에 따라 모양을 바꾸고 공기를 진동시켜 소리를 낼 수 있습니다. V는 볼트 단위의 높은 레벨, D는 높은 시간 비율, Vmean은 시간 평균입니다. D는 모양을 바꾸고 f는 유지합니다. 50%이면 두 레벨의 시간이 같습니다.
난이도
만들기 · 회로 만들기
f = 200 Hz, D = 50%, V = 5 V로 전원을 켜세요. T = 5 ms, Vmean = 2.5 V입니다.
힌트가 필요한가요?
f = 200 Hz; D = 50%; V = 5 V → T = 5 ms; Vmean = 2.5 V
탐구하기 · 명령 바꾸기
f = 1000 Hz, D = 25%, V = 5 V로 설정하세요. T = 1 ms, Vmean = 1.25 V입니다.
힌트가 필요한가요?
f = 1000 Hz; D = 25%; V = 5 V → T = 1 ms; Vmean = 1.25 V
스스로 풀기 · 문제 해결
f = 500 Hz, D = 75%, V = 4 V로 설정하세요. T = 2 ms, Vmean = 3 V입니다.
힌트가 필요한가요?
f = 500 Hz; D = 75%; V = 4 V → T = 2 ms; Vmean = 3 V
추가 읽기와 회로 레시피
두 레벨로 음 만들기
켜고 끄는 패턴이 반복되면 삐 소리가 될 수 있습니다. 먼저 그래프 시간을 예측하고 가능하면 버튼을 눌러 들어 보세요.
T = 1000 / f ms; Vmean = V × D / 100
한 주기의 D%는 높고 나머지는 영입니다. 평균은 V에 그 비율을 곱한 값입니다. 주파수는 반복을 정하고 발음 기기도 소리에 영향을 줍니다.
유용한 규칙
주파수를 두 배로 하면 주기는 절반입니다. 200 Hz는 5 ms, 400 Hz는 2.5 ms입니다. 펄스 높이는 그대로일 수 있습니다.
모델 밖에서는
실제 피에조는 기계 공진과 주파수 의존 응답이 있습니다. 평균 전압만으로 소리 크기를 알 수 없습니다.
피하면 좋은 함정
평균 2.5 V는 일정한 2.5 V가 아닙니다. 이 파형은 0과 5 V를 번갈아 냅니다. 더 큰 평균 전압이 항상 더 큰 음량은 아닙니다.
f = 200 Hz, V = 5 V를 유지하고 D를 50%에서 25%로 바꿉니다. 결과는?
- T는 5 ms 유지, Vmean은 1.25 V
- T가 2.5 ms가 됨
- 주파수가 100 Hz가 됨
더 읽기
D는 같은 주기의 높은 부분을 줄입니다. 평균은 낮아지고 주파수는 같습니다.
회로 만들기
200 Hz, 50%, 5 V로 설정하세요. 같은 높은 시간과 낮은 시간은 평균 2.5 V입니다.
f = 200 Hz; T = 5 ms; Vmean = 2.5 V
명령 바꾸기
1000 Hz, 25%, 5 V로 설정하세요. 주기 1 ms, 높은 시간 0.25 ms, 평균 1.25 V입니다.
f = 1000 Hz; T = 1 ms; Vmean = 1.25 V
다른 경로 시도
5 V, 50%에서 200과 400 Hz의 주기를 먼저 예측하세요. 다음은 주파수를 고정하고 D를 바꾸어 모양과 반복 속도를 구별하세요.