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楼主: eagler8

【Arduino】168种传感器模块系列实验(49)---有源蜂鸣器模块

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 楼主| 发表于 2022-5-5 15:53 | 显示全部楼层
(2)电磁式蜂鸣器使用1.5V就可以发出85dB以上的音压了,唯消耗电流会大大的高于压电式蜂鸣器,而在相同的尺寸时,电磁式的蜂鸣器,响应频率可以做的比较低;电磁式蜂鸣器的音压一般最多到90dB,机械式蜂鸣器是电磁式蜂鸣器中的一个小类别。电磁式蜂鸣器具有体积小、重量轻、声压电平高、耗能少、寿命长以及使用方便等特点,可广泛应用于仪器仪表、报警器、微型通信器、玩具、家用电器及各种小型电子装置中。
(3)磁蜂鸣器特性
A、比较工作电压:1~16 V
B更高的电流消耗:30~100 mA
C较低的额定频率
D、体积更小
E较低的声压级
(4)电磁蜂鸣器的工作原理:电磁蜂鸣器中的振动盘被磁场吸引到磁极。当一个振荡信号通过线圈时,它会产生一个波动的磁场,该磁场使磁盘以等于驱动信号的频率振动。

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 楼主| 发表于 2022-5-5 15:55 | 显示全部楼层
4、压电式蜂鸣器(Piezo Buzzer
1)压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极经极化和老化处理后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。

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 楼主| 发表于 2022-5-5 15:56 | 显示全部楼层
(2)压电式蜂鸣器需要比较高的电压才能有足够的音压,一般建议为9V以上电压可以发出120dB的音压。压电式蜂鸣器具有体积小、灵敏度高、耗电省、可靠性好,造价低廉的特点和良好的频率特性。因此它广泛应用于各种电器产品的报警,造价低廉的特点和良好的频率特性、灵敏度高压电式蜂鸣器具有体积小的优势。最常见的莫过于音乐贺卡、电子门铃和电子玩具等小型电子用品上作发声器件、耗电省、可靠性好、电子手表、发声用途、袖珍计算器。
(3)压电蜂鸣器特性
A、宽工作电压:3~250 V
B、更低的电流消耗:额定频率下不到 30 mA
C、更大的模块体积
D、更高的声压级
(4)压电蜂鸣器的工作原理:当向压电陶瓷元件施加交流电压时,该元件会径向延伸和收缩。利用压电材料的这一特性,使陶瓷板快速振动产生声波。

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 楼主| 发表于 2022-5-5 15:57 | 显示全部楼层
5、电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器的区别
第一点是:它们的工作原理不一样,压电式蜂鸣器是以压电陶瓷的压电效应,来带动金属片的振动而发声的。而电磁式蜂鸣器,主要是利用电磁的原理,在有电的时候会使金属振动膜吸合,没电的时候振动膜会复位。
第二点是:所驱动的电压不一样,压电式蜂鸣器所需的电压比较高,这样才能发足够的声音,它的工作电压一般都在为9V以上。比如在数字万用表里就是用的压电式蜂鸣器,它的工作电压就是9V的。而电磁式蜂鸣器一般用1.5V就可以发出声音了,但在单片机电路中为了简化电路,一般都用标准5伏的电压。
第三点是:压电式蜂鸣器从外观看它就是一个很薄的薄片,这样它的体积比较小、虽然它所需的电压比较高,但是所流过的电流很小,因此很省电。又由于它的结构简单,造价比较低。另外它在频率特性和灵敏度高等方面都很优异。而电磁式在这方面没有电压式突出。

 楼主| 发表于 2022-5-5 15:58 | 显示全部楼层
6、有源蜂鸣器和无源蜂鸣器
(1)有源蜂鸣器(Active buzzer)内建了一组固定的频率,只要接通电源,就会发出固定的音调。蜂鸣器的源,这里指的是震荡源。也就是说有源蜂鸣器内部带有多谐振荡器,可以产生 1.5kHZ-2.5kHZ 的电压信号,由此有源蜂鸣器才能发声。有源蜂鸣器、无源蜂鸣器的外型很像,一般有源蜂鸣器会在上面贴一个白色贴纸,另外,有源蜂鸣器底部也会有胶封,无源蜂鸣器的底部可以直接看到电路板。有源蜂鸣器往往比无源的贵一点,就是因为里面多个震荡电路。有源蜂鸣器的优点是,编程控制简单方便,适合大部分的简单使用场景。缺点是只能在固定频率上运行,从而降低了随着应用需求变化而实现备用频率的灵活性。有源蜂鸣器工作的理想信号是直流电,通常标示为VDCVDD等。因为蜂鸣器内部有一简单的振荡电路,能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号,从而实现磁场交变,带动铝片振动发音。但是在某些有源蜂鸣器在特定的交流信号下也可以工作,只是对交流信号的电压和频率要求很高,此种工作方式一般不采用。

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 楼主| 发表于 2022-5-5 16:00 | 显示全部楼层
(1)无源蜂鸣器(Passive Buzzer)在字义上说,即不带振荡源,在没有振荡电路情况下接上直流电,因输出电压没有变化,蜂鸣器片仍然保持沉默,所以我们需从外接振荡器。看似不方便,但亦有其优点。首先,零件数量少,售价较低是常识吧!其次,我们可脱离一般蜂鸣器只可发出单音的局限,自由控制输出声音频率,便可透过编程写出不同音阶和延续时间,合成一首旋律美妙的音乐。无源蜂鸣器没有内部驱动电路,有些公司和工厂称为讯响器,国标中称为声响器。无源蜂鸣器工作的理想信号方波。如果给予直流信号蜂鸣器是不响应的,因为磁路恒定,钼片不能振动发音。

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 楼主| 发表于 2022-5-5 16:01 | 显示全部楼层
3)蜂鸣器模块电原理图
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 楼主| 发表于 2022-5-5 16:03 | 显示全部楼层
4)有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的区分
方法一:
从外观上看,两种蜂鸣器好像一样,但仔细看,两者的高度略有区别(只是一部分),有源蜂鸣器的高度为9mm,而无源蜂鸣器的高度为8mm。如将两种蜂鸣器的引脚都朝上放置时,可以看出有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器,没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器。
方法二:
并一步判断有源蜂鸣器和无源蜂鸣器,还可以用万用表电阻档Rxl档测试:用黑表笔接蜂鸣器 “+”引脚,红表笔在另一引脚上来回碰触,如果触发出咔、咔声的且电阻只有8Ω(16Ω)的是无源蜂鸣器;如果能发出持续声音的,且电阻在几百欧以上的,是有源蜂鸣器。
方法三:
有源蜂鸣器直接接上额定电源就可连续发声;而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样,需要接在音频输出电路中才能发声。

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 楼主| 发表于 2022-5-5 16:04 | 显示全部楼层
7、蜂鸣器主要规格
1)频率响应,蜂鸣器在给定频率下产生声音的效率。
2)声压级(单位dB Pa),声压级 SPL 是由声波引起的与大气压力的偏差,以分贝帕斯卡表示。它通常与输入电压成正比,当与蜂鸣器的距离增加一倍时衰减 6 dB
3)共振频率(单位F0 Hz),所有事物都有特定的振动频率。这个频率称为共振频率。对于蜂鸣器,谐振频率是它们发出最大声音的频率。
4)阻抗(单位欧姆),电阻抗是施加电压与电流的比值。电阻抗随频率变化。

 楼主| 发表于 2022-5-5 16:06 | 显示全部楼层
蜂鸣器模块的实验环境
一、蜂鸣器模块实验所需硬件清单
打火机X1
按键开关模块X1
震动传感器模块X1
火焰传感器模块X1
Arduino Uno开发板 X1
光敏电阻传感器模块X1
杜邦线 若干(备了9条)
HC-RS04超声波传感器模块X1
LED发光二极管(绿、蓝色)X2
有源蜂鸣器(低电平触发)模块X1
有源蜂鸣器(高电平触发)模块X1
无源蜂鸣器(低电平触发)模块X1
Proto Shield 原型扩展板(带mini面包板)X1
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