蜂鸣器是电子产品里最简单的"发声器件",报警提示、按键音、状态提示都离不开它。但真到自己设计驱动电路时,很多人会在有源和无源之间犯迷糊,驱动方式也搞不清楚。其实两者的区别很简单,驱动方式也完全不同。
有源蜂鸣器内部自带振荡电路,只要给它通上额定的直流电压,它就会自己响。常见的工作电压有3V、5V、12V。驱动起来最简单,一个IO口加一个三极管就能搞定。单片机输出高电平,三极管导通,蜂鸣器响;输出低电平,三极管截止,蜂鸣器停。适合只需要"响"和"不响"两种状态的场合。
无源蜂鸣器内部只有一个线圈和振膜,本身不会振荡,需要外部给它提供一定频率的方波才能发声。它的优点是可以控制音调和音量,同一个蜂鸣器,给不同频率的信号就能发出不同音高的声音。电子琴、门铃、报警器这些需要变调的设备,基本都用无源蜂鸣器。
驱动有源蜂鸣器时,三极管选型要注意。蜂鸣器是感性负载,关断瞬间会产生反向电动势,容易击穿三极管。所以一般在蜂鸣器两端并联一个续流二极管,保护三极管。如果用NPN三极管驱动,蜂鸣器可以接在三极管集电极和电源之间,也可以用PNP接在电源和蜂鸣器之间,两种接法都可以,看系统电平方便哪种。
驱动无源蜂鸣器就稍微复杂一点。单片机IO口直接驱动的话,电流可能不够,声音小。通常会用一个三极管或MOS管做开关,单片机输出PWM信号来控制蜂鸣器。改变PWM的频率就能改变音调,改变占空比可以调节音量。想要声音更大,还可以用两个三极管推挽驱动,或者用专用的蜂鸣器驱动芯片。
选型时还要注意功耗。有源蜂鸣器只要通电就一直耗电,如果是电池供电的设备,要考虑空闲时是否关掉电源。无源蜂鸣器只在响的时候耗电,平时不发声基本不耗电,更适合低功耗产品。另外蜂鸣器的额定电压和电流要看清楚,电压太低响度不够,电压太高可能烧线圈。
实际调试中常见的问题:蜂鸣器声音小,可能是驱动电流不够,或者电源电压偏低;声音嘶哑,可能是PWM频率不在蜂鸣器的谐振频率附近;有杂音,可能是电源纹波太大。找到蜂鸣器的最佳谐振频率,音量和清晰度都会明显提升。蜂鸣器虽小,但要把声音做好听,还是有不少讲究的。
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