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[经验] 【Arduino】108种传感器模块系列实验(109)---压电陶瓷振动...

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  • TA的每日心情
    开心
    2020-4-2 05:34
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    [LV.8]以坛为家I

    发表于 2019-9-5 09:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 eagler8 于 2019-9-5 09:27 编辑

    37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手试试做实验,不管成功与否,都会记录下来---小小的进步或是搞不定的问题,希望能够抛砖引玉。

    【Arduino】108种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
    实验一百零九:模拟量 压电陶瓷振动发电传感器 压电单片机模块 3PIN


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     楼主| 发表于 2019-9-7 17:07 | 显示全部楼层
    Arduino 系列传感器和模块实验目录清单:
    一块扩展板完成Arduino的10类37项实验(代码+图形+仿真)
    https://www.arduino.cn/thread-88696-1-1.html
    实验一:干簧管传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-86350-1-1.html
    实验二:光敏电阻传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-86393-1-1.html
    实验三:微波雷达感应开关模块
    https://www.arduino.cn/thread-86397-1-1.html
    实验四:振动传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-86512-1-1.html
    实验五:热敏电阻温度传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-86520-1-1.html
    实验六:KY-038高感度声音传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-86576-1-1.html
    实验七:旋转电位器模块
    https://www.arduino.cn/thread-86866-1-1.html
    实验八:湿度传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-87993-1-1.html
    实验九:火焰(红外线)传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-88283-1-1.html
    实验十:敲击传感器模块KY-031
    https://www.arduino.cn/thread-88401-1-1.html
    实验十一:金属触摸传感器模块KY-36
    https://www.arduino.cn/thread-88422-1-1.html
    实验十二:开关霍尔磁力传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-88461-1-1.html
    实验十三:触摸传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-88523-1-1.html
    实验十四:倾斜传感器模块(角度开关)
    https://www.arduino.cn/thread-88530-1-1.html
    实验十五:手指侦测心跳传感器模块KY-039
    https://www.arduino.cn/thread-88557-1-1.html
    实验十六:电容式数字触摸传感器模块(TTP223 )
    https://www.arduino.cn/thread-88567-1-1.html
    实验十七:HC-SR312微型热释电传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-88578-1-1.html
    实验十八:0.25W太阳能滴胶板传感器模块(45X45毫米)
    https://www.arduino.cn/thread-88669-1-1.html
    实验十九:常闭型SW-420震动开关传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-88672-1-1.html
    实验二十:水银开关传感器模块(KY-017)
    https://www.arduino.cn/thread-88787-1-1.html
    实验二十一:激光头传感器模块(KY-008)
    https://www.arduino.cn/thread-88842-1-1.html
    实验二十二:MAX7219点阵显示模块(8X8 LED共阴)
    https://www.arduino.cn/thread-88851-1-1.html
    实验二十三:NE555频率可调脉冲发生器模块(方波简版)
    https://www.arduino.cn/thread-88867-1-1.html
    实验二十四:水位水滴传感器模块(Water Sensor)
    https://www.arduino.cn/thread-88886-1-1.html
    实验二十五:MQ-2气敏式烟雾传感器模块(甲烷等)
    https://www.arduino.cn/thread-88906-1-1.html
    实验二十六:4X4矩阵键盘模块(轻触式按键)
    https://www.arduino.cn/thread-88966-1-1.html
    实验二十七:GY-BMP280-3.3 高精度大气压强传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-89010-1-1.html
    实验二十八:三色5050 RGB全彩LED模块 KY-009
    https://www.arduino.cn/thread-89022-1-1.html
    实验二十九:DS1302实时时钟模块(带电池  掉电走时)
    https://www.arduino.cn/thread-89070-1-1.html
    实验三十:光敏二极管传感器模块(英语photodiode )
    https://www.arduino.cn/thread-89129-1-1.html
    实验三十一:ISD1820录音语音模块(8-20秒)
    https://www.arduino.cn/thread-89154-1-1.html
    实验三十二:雨滴传感器模块(雨水/雨量/叶面湿度)
    https://www.arduino.cn/thread-89184-1-1.html
    实验三十三:ESP8266串口WIFI收发无线模块 (ESP-01S)
    https://www.arduino.cn/thread-89245-1-1.html
    实验三十四:三色LED交通灯模块(红绿黄灯)
    https://www.arduino.cn/thread-89273-1-1.html
    实验三十五:模拟量声音传感器模块(4线制)
    https://www.arduino.cn/thread-89289-1-1.html
    实验三十六:WS2812B智能外控集成LED四位彩灯模块
    https://www.arduino.cn/thread-89297-1-1.html
    实验三十七:MQ-3酒精乙醇传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-89300-1-1.html
    实验三十八:joystick双轴XY按键摇杆模块(游戏控制杆)
    https://www.arduino.cn/thread-89365-1-1.html
    实验三十九:DS18B20单总线数字温度传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-89368-1-1.html
    实验四十:360度旋转增量编码器模块(KY-040)
    https://www.arduino.cn/thread-89427-1-1.html
    实验四十一:IS0203激光接收管传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-89428-1-1.html
    实验四十二:DSM501A韩国PM2.5灰尘粉尘传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-89441-1-1.html
    实验四十三:5V低电平触发单路继电器模块
    https://www.arduino.cn/thread-89445-1-1.html
    实验四十四:类比霍尔磁性传感器 KY-035(模拟量)
    https://www.arduino.cn/thread-89464-1-1.html
    实验四十五:红外避障传感器模块(光电接近开关)
    https://www.arduino.cn/thread-89473-1-1.html
    实验四十六:350Ω高精度电阻式应变片传感器 (BF350)
    https://www.arduino.cn/thread-89474-1-1.html
    实验四十七:七段LED数码管模块(共阴/共阳)
    https://www.arduino.cn/thread-89475-1-1.html
    实验四十八:GY-291三轴重力加速度模块 (IIC/SPI传输)
    https://www.arduino.cn/thread-89567-1-2.html
    实验四十九:有源蜂鸣器报警器发声模块(低电平触发)
    https://www.arduino.cn/thread-89568-1-2.html
    实验五十:W25Q64 FLASH外扩存储模块 (SPI接口 )
    https://www.arduino.cn/thread-89570-1-2.html
    实验五十一:自锁点动触摸按键传感器模块(TTP223芯片)
    https://www.arduino.cn/thread-89721-1-1.html
    实验五十二:SPI接口Micro SD卡模块(带电平转换芯片)
    https://www.arduino.cn/thread-89729-1-1.html
    实验五十三: 土壤湿度水分传感器模块(电阻式)
    https://www.arduino.cn/thread-89734-1-1.html
    实验五十四: 大按键点动轻触开关模块(高电平输出)
    https://www.arduino.cn/thread-89785-1-1.html
    实验五十五:DHT11 温湿度传感器(数字型单总线通信)
    https://www.arduino.cn/thread-89786-1-1.html
    实验五十六: 8路LED流水的灯跑马灯模块SUNLEPHANT
    https://www.arduino.cn/thread-89832-1-1.html
    实验五十七: 四档频率占空比可调矩形波信号发生器(NE555)
    https://www.arduino.cn/thread-89868-1-1.html
    实验五十八: HC-SR04超声波测距传感器模块(通用款)
    https://www.arduino.cn/thread-89869-1-1.html
    实验五十九: RS232转TTL2代串口模块刷机板(MAX3232)
    https://www.arduino.cn/thread-89895-1-1.html
    实验六十:ATTINY85 Digispark kickstarter 微型usb开发板
    https://www.arduino.cn/thread-89898-1-1.html
    实验六十一: 直条8位 WS2812B 5050 RGB LED全彩模块
    https://www.arduino.cn/thread-90147-1-1.html
    实验六十二:电压检测模块 Voltage Sensor 电压传感器
    https://www.arduino.cn/thread-90149-1-1.html
    实验六十三: 1排4键薄膜开关 Arduino扩展键盘模块控制面板
    https://www.arduino.cn/thread-90150-1-1.html
    实验六十四: TCS3200D颜色识别传感器(可编程彩色光频模块)
    https://www.arduino.cn/thread-90168-1-1.html
    实验六十五: 5MM三色RGB全彩LED模块颜色传感器KY-016
    https://www.arduino.cn/thread-90400-1-1.html
    实验六十六: TCRT5000红外反射光电开关寻迹传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-90402-1-1.html
    实验六十七:HC-SR501 热释电人体红外感应传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-90404-1-1.html
    实验六十八: GY-68 BMP180 新款 BOSCH温度模块气压传感器
    https://www.arduino.cn/thread-90411-1-1.html
    实验六十九: AT24C256 I2C接口 EEPROM 存储模块 IIC
    https://www.arduino.cn/thread-90412-1-1.html
    实验七十: GY-30 数字光强度传感器模块(BH1750FVI芯片)
    https://www.arduino.cn/thread-90413-1-1.html
    实验七十一:电容式土壤湿度传感器模块(TL555I)
    https://www.arduino.cn/thread-90471-1-1.html
    实验七十二:HX1838红外无线遥控套件红外扩展模块(遥控器+接收板)
    https://www.arduino.cn/thread-90473-1-1.html
    实验七十三:人体秤50kg称重传感器模块(电阻应变半桥式)
    https://www.arduino.cn/thread-90545-1-1.html
    实验七十四:4位LED数码管显示模块0.36英寸亮度可调带时钟点( TM1637)
    https://www.arduino.cn/thread-90546-1-1.html
    实验七十五: GY-NEO-6MV2新款飞控GPS模块 (带大天线)
    https://www.arduino.cn/thread-90547-1-1.html
    实验七十六:TTL转RS-485模块 MAX485 RS485模块
    https://www.arduino.cn/thread-90549-1-1.html
    实验七十七: 2路继电器模块 带光耦保护Arduino扩展板
    https://www.arduino.cn/thread-90557-1-1.html
    实验七十八: LGT8F328P LQFP32 MiniEVB开发板(替代NANO V3.0 )
    https://www.arduino.cn/thread-90724-1-1.html
    实验七十九: 模拟灰度传感器 (反射式光电模块)
    https://www.arduino.cn/thread-90725-1-1.html
    实验八十: ov7670摄像头模块30W采集拍照模组(替OV7725)
    https://www.arduino.cn/thread-90726-1-1.html
    实验八十一:槽型光耦对射光电开关模块(红外计数测速传感器)
    https://www.arduino.cn/thread-90833-1-1.html
    实验八十二: MQ135空气质量检测传感器模块(有害物体 氨气 硫化物检测)
    https://www.arduino.cn/thread-90834-1-1.html
    实验八十三: 4路TTP224电容式触摸模块 人体数字触摸传感器
    https://www.arduino.cn/thread-90835-1-1.html
    实验八十四: 8位LED数码管MAX7219模块(支持级联八位串行3个IO口控制)
    https://www.arduino.cn/thread-90864-1-1.html
    实验八十五:开源 Mini MP3 Player SD卡播放器模块(YX5200-24SS)
    https://www.arduino.cn/thread-90865-1-1.html
    实验八十六: 180度SG90舵机模块(模拟9G)
    https://www.arduino.cn/thread-91033-1-1.html
    实验八十七: DS1307时钟模块 Tiny RTC I2C模块 24C32存储器 时钟(带电池)
    https://www.arduino.cn/thread-91034-1-1.html
    实验八十八: LCD1602液晶屏5V显示模块
    https://www.arduino.cn/thread-91047-1-1.html
    实验八十九: WS2812B-4*4位 RGB LED 全彩驱动16位彩灯开发板模块
    https://www.arduino.cn/thread-91048-1-1.html
    实验九十:步进电机+ULN2003驱动板 4相 5线 5V步进电机模组
    https://www.arduino.cn/thread-91049-1-1.html
    实验九十一: 1号霍尔水流量传感器咖啡机直饮机流量监控模块
    https://www.arduino.cn/thread-91241-1-1.html
    实验九十二:8位 5V-3V IIC UART SPI TTL双向电平转换模块
    https://www.arduino.cn/thread-91242-1-1.html
    实验九十三: CSR8350 蓝牙V4.1立体声音乐模块(带功放)
    https://www.arduino.cn/thread-91243-1-1.html
    实验九十四: 4X4矩阵形薄膜键盘模块轻触开关模组
    https://www.arduino.cn/thread-91244-1-1.html
    实验九十五:XD-58C pulsesensor光学心率脉搏生物模拟传感器
    https://www.arduino.cn/thread-91245-1-1.html
    实验九十六: 433M无线发射接收模块 超再生防盗报警无线模组
    https://www.arduino.cn/thread-91247-1-1.html
    实验九十七: 0.96寸I2C IIC通信128*64显示器 OLED液晶屏模块
    https://www.arduino.cn/thread-91514-1-1.html
    实验九十八: L298N电机驱动板模块直流步进电机智能机器人小车模组
    https://www.arduino.cn/thread-91515-1-1.html
    实验九十九: APDS-9960 GY-9960-3.3 RGB红外手势传感器 方向识别模块
    https://www.arduino.cn/thread-91516-1-1.html
    实验一百: AT-09蓝牙4.0BLE 模块 串口引出 CC2541兼容HM-10模块
    https://www.arduino.cn/thread-91517-1-1.html
    实验一百零一: 10段LED发光条MT102510AG数码显示光柱模块
    https://www.arduino.cn/thread-91518-1-1.html
    实验一百零二:MFRC-522 RC522 RFID射频 IC卡感应模块读卡器S50复旦卡模组
    https://www.arduino.cn/thread-91519-1-1.html
    实验一百零三: 8X32 LED点阵显示模块 MAX7219 输出 共阴 5V 模组
    https://www.arduino.cn/thread-91520-1-1.html
    实验一百零四: MAX30102血氧仪手腕心率脉搏检测心跳传感器模块
    https://www.arduino.cn/thread-91521-1-1.html
    实验一百零五:12位 WS2812 5050 RGB LED 智能全彩RGB环开发板大环
    https://www.arduino.cn/thread-91522-1-1.html
    实验一百零六: TM1638按键数码管LED显示模组8位数码管\LED\按键智控模块
    https://www.arduino.cn/thread-91523-1-1.html
    实验一百零七: 2262/2272四路无线遥控M4非锁接收板 配四键无线遥控器模组
    https://www.arduino.cn/thread-91524-1-1.html
    实验一百零八: 16X16点阵LED汉字显示屏模块UART接口
    https://www.arduino.cn/thread-91526-1-1.html
    实验一百零九:模拟量 压电陶瓷振动发电传感器 压电单片机模块 3PIN
    https://www.arduino.cn/thread-91827-1-3.html
    实验一百一十:US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V
    https://www.arduino.cn/thread-91829-1-1.html
    实验一百一十一: IIC/I2C/接口 PCF8574 扩展板 LCD1602/LCD2004转接板模块
    https://www.arduino.cn/thread-91830-1-1.html
    实验一百一十二: MPU-6050模块 三轴加速度 电子陀螺仪6DOF GY-521传感器
    https://www.arduino.cn/thread-91832-1-1.html
    实验一百一十三: 电源模块3.3V 5V 12V多路输出 DC-DC电压转换模块
    https://www.arduino.cn/thread-91834-1-1.html
    实验一百一十四: SPP-C 蓝牙转串口适配器模块组无线透传 替换HC-05/06从机
    https://www.arduino.cn/thread-91835-1-1.html
    实验一百一十五: 震动马达模块 高低电平振动小电机 智能可穿戴式产品震动提醒模块
    https://www.arduino.cn/thread-91836-1-1.html
    实验一百一十六:NRF24L01+ 无线模块 功率加强版 2.4G无线收发通信模块 黑金刚
    https://www.arduino.cn/thread-91837-1-1.html
    实验一百一十七:蓝色诺基亚5110屏 LCD液晶屏模块 兼容3310 LCD
    https://www.arduino.cn/thread-91838-1-1.html
    实验一百一十八:US-015 高分辨超声波测距模块 超声波传感器 US-020升级版
    https://www.arduino.cn/thread-91839-1-1.html
    实验一百一十九: 二合一电量显示器/BB响低压/报警器/电显/双功能蜂鸣器模块
    https://www.arduino.cn/thread-91840-1-1.html
    实验一百二十: SIM800L GPRS 转接板GSM模块 microSIM卡带天线4频通讯模块
    https://www.arduino.cn/thread-91841-1-1.html
    实验一百二十一:单片机18650锂电升压5V数显双USB输出/充电模块
    https://www.arduino.cn/thread-91842-1-1.html

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     楼主| 发表于 2019-9-7 17:18 | 显示全部楼层
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    压电陶瓷
    是一类具有压电特性的电子陶瓷材料。与典型的不包含铁电成分的压电石英晶体的主要区别是: 构成其主要成分的晶相都是具有铁电性的晶粒。由于陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚集体,因此其中各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的。为了使陶瓷能表现出宏观的压电特性,就必须在压电陶瓷烧成并于端面被复电极之后,将其置于强直流电场下进行极化处理,以使原来混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向。经过极化处理后的压电陶瓷,在电场取消之后,会保留一定的宏观剩余极化强度,从而使陶瓷具有了一定的压电性质。

    压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外, 还具有介电性、弹性等, 已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作,具有敏感的特性,压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等,除了用于高科技领域,它更多的是在日常生活中为人们服务,为人们创造更美好的生活而努力。

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     楼主| 发表于 2019-9-7 17:28 | 显示全部楼层
    压电效应
    某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能,在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
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    本帖最后由 eagler8 于 2019-9-10 11:09 编辑

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    主要用途

    1、声音转换器声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂鸣器就是电流通过压电陶瓷的逆压电效应产生振动,而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制,可产生不同频率的振动,从而发出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡,就是通过逆压电效应把交流音频电信号转换为声音信号。
    2、压电引爆器 自从第一次世界大战中英军发明了坦克,并首次在法国索姆河的战斗中使用而重创了德军后,坦克在多次战斗中大显身手。然而到了20世纪六七十年代,由于反坦克武器的发明,坦克失去了昔日的辉煌。反坦克炮发射出的穿甲弹接触坦克,就会马上爆炸,把坦克炸得粉碎。这是因为弹头上装有压电陶瓷,它能把相碰时的强大机械力转变为瞬间高电压,爆发火花而引爆炸药。
    3、压电打火机 煤气灶上用的一种新式电子打火机,就是利用压电陶瓷制成的。只要用手指压一下打火按钮,打火机上的压电陶瓷就能产生高电压,形成电火花而点燃煤气,可以长久使用。所以压电打火机不仅使用方便,安全可靠,而且寿命长,例如一种钛铅酸铅压电陶瓷制成的打火机可使用100万次以上。 [2]
    4、防核护目镜 核试验员带上用透明压电陶瓷做成的护目镜后,当核爆炸产生的光辐射达到危险程度时,护目镜里的压电陶瓷就把它转变成瞬时高压电,在1/1000 s里,能把光强度减弱到只有1/10000,当危险光消失后,又能恢复到原来的状态。这种护目镜结构简单,只有几十克重,安装在防核护目头盔上携带十分方便。
    5、超声波换能器 适用于用于超声波焊接设备以及超声波清洗设备,主要采用大功率发射型压电陶瓷制作,超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置,超声波换能器作为能量转换器件,它的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,而它自身消耗很少的一部分功率。
    6、声纳 在海战中,最难对付的是潜艇,它能长期在海下潜航,神不知鬼不觉地偷袭港口、舰艇,使敌方大伤脑筋。如何寻找敌潜艇?靠眼睛不行,用雷达也不行,因为电磁波在海水里会急剧衰减,不能有效地传递信号,探测潜艇靠的是声纳------水下耳朵。压电陶瓷就是制造声纳的材料,它发出超声波,遇到潜艇便反射回来,被接收后经过处理,就可测出敌潜艇的方位、距离等。

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    [LV.8]以坛为家I

     楼主| 发表于 2019-9-7 18:25 | 显示全部楼层
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    压电陶瓷振动模块
    基于压电陶瓷片的模拟震动传感器,是利用压电陶瓷给电信号产生震动的反变换过程,当压电陶瓷片震动时就会产生电信号,与Arduino专用传感器扩展板结合使用,Arduino模拟口能感知微弱的震动电信号,可实现与震动有相关的互动作品,比如电子鼓互动作品。

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    [LV.8]以坛为家I

     楼主| 发表于 2019-9-7 18:28 | 显示全部楼层
    06.jpg
    主要参数
    1.模型:109
    2.名称:陶瓷压电振动片传感器
    3.工作电压:3.3V或5V
    4.工作电流:<1mA
    5.工作温度范围:-10~+ 70℃
    6.接口类型:模拟信号输出
    7.尺寸:30mm x 23mm
    8.重量大小:5g
    9.引脚定义:S信号输出、+电源(VCC)、-地(GND)
    10.输入:压电陶瓷的正电极
    11.GND:压电陶瓷的负电极

    S端口接到控制器的模拟输入脚。5V 和GND分别接到电源的+5V和GND。Input和Gnd连接好压电陶瓷片的正负极。

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