активный зуммер что это
Как подключить пьезопищалку к Ардуино
Подключить пьезо пищалку к Arduino можно несколькими способами. На этом занятии продолжим изучение микроконтроллера Arduino на простых примерах. Соберем электрическую схему с пьезодинамиком (зуммером) на макетной плате. Рассмотрим устройство пьезоизлучателей, назначение процедуры void setup() и void loop(), а также свойство функции tone() в языке программирования Arduino IDE.
Устройство пьезоизлучателя (пьезодинамика)
Благодаря низкой стоимости и малого потребления энергии, по сравнению с динамиками, пьезокерамические излучатели звука (пьезодинамики) — акустические устройства для воспроизведения звука, использующие пьезоэлектрический эффект. Пьезоизлучатели получили широкое распространение: их используют в различных устройствах — будильниках, телефонах, игрушках и в другой технике.
Фото. Устройство пьезоизлучателя (пьезопищалки) и динамика
По сравнению с традиционными электромагнитными преобразователями звука, пьезоизлучатели имеют простую конструкцию. Пьезокерамический излучатель состоит из металлической пластины, на которую нанесена пьезоэлектрическая керамика, имеющая токопроводящее напыление. Пластина и напыление являются контактами пьезоизлучателя (буззера), при этом устройство имеет полярность — плюс и минус.
Принцип действия излучателей основан на эффекте, открытом братьями Кюри в 1880 г. В пьезокристаллах под действием механических сил на сдвиг, изгиб или кручение образуются электрические заряды. Кроме «прямого» эффекта существует и обратный эффект — если подать электричество на кристалл, то он начнет деформироваться. При частых колебаниях кристалла создается звуковая волна с заданной частотой.
Активный и пассивный зуммер отличия
Многих интересует чем отличается активный зуммер от пассивного? Активный зуммер будет сам генерировать звук, используя свой генератор, и для него требуется напряжение постоянного тока. Пассивный зуммер требует ШИМ сигнала, чтобы генерировать звук. Чтобы идентифицировать активный зуммер, приложите к нему постоянное напряжение, если buzzer запищит, то он является активным.
Подключение пьезоизлучателя к Ардуино
Для этого занятия нам потребуется:
Скетч включения пьезодинамика функцией tone
Пояснения к коду:
Скетч плавного изменения частоты зуммера
Пояснения к коду:
Заключение. Мы рассмотрели, как включить пьезодинамик (пищалку) от Ардуино. Данная информация пригодится при создании проектов, в которых требуется звуковой сигнал при включении устройства на плате Arduino или при других случаях. Для уменьшения громкости сигнала активного пьезодинамика Ардуино можно использовать резисторы с разным номиналом, включая их в электрическую цепь.
Arduino и зуммер
Описание
Зуммер, он же баззер (англ. buzzer), он же “пищалка”, он же пьезоэлектрический излучатель в корпусе – простейший источник звука. Очень часто используется в электронике для звуковой индикации: будильники, таймеры, а также практически вся бытовая техника (микроволновки, стиралки, посудомойки и т.д.) издаёт звук при помощи этого компонента. Ну и конечно же его можно найти почти на любой материнской плате компьютера.
Зуммер в таком корпусе может быть как активным, так и пассивным: активный при подключении питания начнёт пищать, т.к. имеет встроенный генератор. Пассивный же тихо щёлкнет и всё. В наборе GyverKIT может быть как активный, так и пассивный зуммер в зависимости от партии, приносим свои извинения.
Подключение
Потребляет зуммер от 10 до 30 мА, поэтому в принципе можно подключать его к цифровому пину Arduino напрямую, но к esp8266 (Wemos mini) нужно подключать через токоограничивающий резистор с сопротивлением
Примеры
Если зуммер активный – достаточно подать на него высокий сигнал для включения звука. Тут можно даже использовать в качестве примера стандартный “блинк”:
Если зуммер пассивный – всё гораздо интереснее, так как можно генерировать звук нужной частоты, то есть тона, самому! Данный код заставит зуммер пищать на частоте 1 кГц. Делать пин выходом не нужно, это встроено в функцию tone()
Для нескольких коротких сигналов модифицируем первый пример:
Более подробное описание и примеры с tone() можно найти в уроке по ссылке ниже
Пищалка – пьезодинамик Ардуино
Пищалка на Ардуино, которую часто еще называют зуммером, пьезодинамиком или даже баззером – частый гость в DIY проектах. Этот простой электронный компонент достаточно легко подключается к платам Arduino, поэтому вы можете быстро заставить вашу схему издавать нужные звуки – сигнализировать, пищать или вполне сносно проигрывать мелодию. В данной статье расскажем про отличие активных и пассивных зуммеров, разберем схему подключения пьезоэлемента к плате Ардуино и покажем пример скетча для управления пищалкой. А еще вы найдете пример мелодии, которыми cможете снабдить свой проект.
Описание и схема работы зуммера
Зуммер, пьезопищалка – все это названия одного устройства. Данные модули используются для звукового оповещения в тех устройствах и системах, для функционирования которых в обязательном порядке нужен звуковой сигнал. Широко распространены зуммеры в различной бытовой технике и игрушках, использующих электронные платы. Пьезопищалки преобразуют команды, основанные на двухбитной системе счисления 1 и 0, в звуковые сигналы.
Пьезоэлемент “пищалка”
Пьезопищалка конструктивно представлена металлической пластиной с нанесенным на нее напылением из токопроводящей керамики. Пластина и напыление выступают в роли контактов. Устройство полярно, имеет свои «+» и «-». Принцип действия зуммера основан на открытом братьями Кюри в конце девятнадцатого века пьезоэлектрическом эффекте. Согласно ему, при подаче электричества на зуммер он начинает деформироваться. При этом происходят удары о металлическую пластинку, которая и производит “шум” нужной частоты.
Устройство пьезодинамика пищалки
Нужно также помнить, что зуммер бывает двух видов: активный и пассивный. Принцип действия у них одинаков, но в активном нет возможности менять частоту звучания, хотя сам звук громче и подключение проще. Подробнее об этом чуть ниже.
Модуль пищалки для Ардуино
Конструктивно модуль исполняется в самых разных вариантах. Самый рекомендуемый для подключения к ардуино – готовый модуль со встроенной обвязкой. Такие модули можно без особого труда купить в интернет-магазинах.
Если сравнивать с обыкновенными электромагнитными преобразователями звука, то пьезопищалка имеет более простую конструкцию, что делает ее использование экономически обоснованным. Частота получаемого звука задается пользователем в программном обеспечении (пример скетча представим ниже).
Где купить пищалку Ардуино
Наш традиционный обзор предложений на Aliexpress
Отличия активного и пассивного зуммера
Главное отличие активного зуммера от пассивного заключается в том, что активный зуммер генерирует звук самостоятельно. Для этого пользователь должен просто включить или выключить его, другими словами, подав напряжение на контакты или обесточив. Пассивный зуммер же требует источника сигнала, который задаст параметры звукового сигнала. В качестве такого источника может выступать плата Ардуино. Активный зуммер будет выдавать более громкий звуковой сигнал в сравнении с его конкурентом. Частота излучаемого звука активного зуммера составляет значения 2,5 кГц +/- 300Гц. Напряжение питания для пищалки варьируется от 3,5 до 5 В.
Активный пьезоизлучатель предпочтительней еще из-за того, что в скетче не потребуется создавать дополнительный фрагмент кода с задержкой, влияющий на рабочий процесс. Также для определения того, что за элемент находится перед пользователем, можно измерить сопротивление между двумя проводами. Более высокие значения будут указывать на активный зуммер ардуино.
По своей геометрической форме пищалки никак не различаются, и отнести элемент к тому или иному виду по данной характеристике не представляется возможным. Визуально зуммер можно идентифицировать, как активный, если на плате присутствуют резистор и усилитель. В пассивном зуммере в наличии только маленький пьезоэлемент на плате.
Подключения зуммера к Arduino
Подключение модуля пьезоэлемента к Ардуино выглядит достаточно простым. Потребляемый ток маленький, поэтому можно просто напрямую соединить с нужным пином.
Подключение пищалки к Ардуино (порт 12)
Электрическая схема подключения пьезоэлемента без сопровождающих модулей выглядит следующим образом.
Схема подключения зуммера
На некоторых вариантах корпусов зуммера можно найти отверстие для фиксации платы при помощи винта.
Зуммер arduino имеет два выхода. Следует обратить внимание на их полярность. Темный провод должен быть подключен к «земле», красный – к цифровому пину с PWM. Один вывод настраивается в программе как «вход». Arduino отслеживает колебания напряжения на выводе, на который подаётся напряжение с кнопки, резистора и датчиков.
Пищалка Арудино с названиями контактов
Напряжение на «вход» подается различное по значениям, система четко фиксирует только два состояния – вышеупомянутые 1 и 0 (логические ноль и единица). К логической единице будет относиться напряжение 2,3-5 В. Режим «выход» – это когда Arduino подает на вывод логический ноль/единицу. Если брать режим логического нуля, тут величина напряжения настолько мала, что ее не хватает для зажигания светодиода.
Схема подключения пищалки к Ардуино
Обратите внимание, что входы довольно чувствительны к внешним помехам разного рода, поэтому ножку пьезопищалки через резистор следует подключать к выводу. Это даст высокий уровень напряжения на ножке.
Пример скетча для пьезодимнамика
Для “оживления” подключенного к плате ардуино зуммера потребуется программное обеспечение Arduino IDE, которое можно скачать на нашем сайте.
Одним из простейших способов заставить заговорить пищалку является использование функции «analogwrite». Но лучше воспользоваться встроенными функциями. За запуск звукового оповещения отвечает функция «tone()», в скобках пользователю следует указывать параметры частоты звука и номера входа, а также времени. Для отключения звука используется функция «noTone()».
Пример скетча с функцией tone() и noTone()
Схема подключения для примера выглядит следующим образом:
Подключение пищалки к 3 пину Ардуино
Когда вы используете функцию tone(), то возникают следующие ограничения.
Вариант скетча для активного зуммера чрезвычайно прост. С помощью digitalWrite() мы выставляем значение 1 в порт, к которому подключена пищалка.
Вариант скетча для зуммера без tone()
Пример скетча для варианта без функции tone() представлен на изображении внизу. Этот код задает частоту включения звука один раз в две секунды.
Для корректной работы устройства необходимо задать номер PIN, определить его как «выход». Функция analogWrite использует в качестве аргументов номер вывода и уровень, который изменяет свое значение от 0 до 255. Это все по причине того, что шим-выводы Arduino имеют ЦАП (цифроаналоговый преобразователь) 8-бит. Изменяя этот параметр, пользователь меняет громкость зуммера на небольшую величину. Для полного выключения следует пропитать в порте значение «0». Следует сказать, что используя функцию «analogwrite», пользователь не сможет изменять тональность звука. Для пьезоизлучателя будет определена частота 980 Гц. Это значение совпадает с частотой работы выводов с шим на платах Ардуино и аналогов.
Примеры мелодий для зуммера
Для того, чтобы разнообразить работу с новым проектом, добавить в него «развлекательный» элемент, пользователи придумали задавать определённый набор частот звука, делая его созвучным некоторым знаменитым композициям из песен и кинофильмов. Разнообразные скетчи для таких мелодий можно найти в интернете. Приведем пример мелодии для пьезопищалки для одного из самых узнаваемых треков «nokia tune»из ставших легендарными мобильников Nokia. Файл pitches.h можно сделать самим, скопировав его содержимое так, как указано в этой статье на официальном сайте.
При написании собственных мелодий пригодится знание частот нот и длительностей интервалов, используемых в стандартной нотной записи.
Частота нот для пищалки Ардуино
Заключение
В этой статье мы рассмотрели вопросы использования пищалки в проектах Arduino: разобрались с пассивным и активным зуммерами, осветили некоторые теоретические вопросы по строению пьезоэлемента. Узнали, как подключить пьезопищалку к ардуино и как запрограммировать скетч для работы с активными, пассивными модулями. Как видно, ничего особенно сложного в работе с зуммерами нет и вы сможете легко включить аудио возможности в свой проект. Причем помимо обычных гудков вы можете создавать целые музыкальные произведения.
Надеемся, что статья будет вам полезной. Если же вы хотите узнать, как работать с более качественным звуком, то приглашаем прочитать статью про MP3 и WAV аудио и музыку в ардуино.
Активный зуммер
В этой статье мы поговорим зуммерах (пищалках), они бывают двух типов: активные и пассивные. Сначала разберём работу активного зуммера.
Компоненты
Зуммер (Buzzer)
Зуммер — это электронный компонент для воспроизведения простых звуков. Активный зуммер содержит генератор, поэтому он издает звук всегда, когда на него подано напряжение. В отличие от активного, в пассивном зуммере нет такого генератора, поэтому для работы ему необходим внешний.
Активный зуммер легко использовать, но он может издавать звук только одной частоты. Для генерации звука через пассивный зуммер необходимо формировать ШИМ сигнал, но это позволяет регулировать звуки, которые он издает. Громче всего пассивный зуммер звучит на частоте 2 кГц.
Для работы зуммера необходим больший ток, чем может обеспечить цифровой выход микроконтроллера, поэтому мы будем использовать транзистор для управления зуммером.
Вариант управления зуммером при помощи NPN транзистора. Если на выходе Arduino сигнал высокого уровня, ток будет течь через R1, транзистор будет открыт и зуммер будет издавать звук. Если на выходе Arduino сигнал низкого уровня, то ток не проходит через R1, транзистор будет закрыт и зуммер не будет издавать звук.
Вариант управления зуммером при помощи PNP транзистора. Если на выходе Arduino сигнал низкого уровня, ток будет течь через R1, транзистор будет открыт и зуммер будет издавать звук. Если на выходе Arduino сигнал высокого уровня, то ток не проходит через R1, транзистор будет закрыт и зуммер не будет издавать звук.
Схема
В этом примере мы будем использовать вывод D12 Arduino для чтения состояния кнопки и вывод D9 для включения активного зуммера.
Принципиальная схема
Соединение компонентов
Скетч
Теперь код скетча управления активным зуммером.
Как только мы нажимаем кнопку, то на выводе D9 появляется высокий уровень сигнала, открывается транзистор и зуммер издает звук.
Скомпилируйте скетч, загрузите его на плату Arduino и проверьте как работает программа.
Зуммер (Trema-модуль)
Общие сведения:
Trema-модуль зуммер пассивный и Trema-модуль зуммер активный — позволяют излучать звук различными способами, в зависимости от выбранной модели зуммера.
Видео:
Спецификация:
Все модули линейки «Trema» выполнены в одном формате
Подключение:
Trema-модуль зуммер пассивный и Trema-модуль зуммер активный входят в линейку Trema-модулей, что позволяет подключить их к Arduino через Trema Shield по 3-проводному шлейфу (который идёт в комплекте с зуммером) без пайки, без дополнительных проводов и переходников. Их можно подключать к любому выводу Arduino, как цифровому, так и аналоговому.
Модули удобно подключать 3 способами, в зависимости от ситуации:
Используя провода «Папа — Мама», подключаем напрямую к контроллеру Piranha UNO.
Модули можно подключить к любому из цифровых или аналоговых входов Trema Set Shield.
Используя 3-х проводной шлейф, к Trema Shield, Trema-Power Shield, Motor Shield, Trema Shield NANO и тд.
Питание:
Входное напряжение питания 5 В постоянного тока, подаётся на выводы Vcc (V) и GND (G).
Подробнее о модулях:
Trema-модуль зуммер пассивный основан на электромагнитном излучателе, который состоит из кольцевого магнита, сердечника с электромагнитной катушкой и гибкой металлической мембраны. Электромагнитная катушка преобразует электрические колебания в магнитные, а мембрана преобразует магнитные колебания в механические. Полученные механические колебания распространяются по воздуху в виде звуковых волн. Пластиковый корпус, с отверстием, усиливает акустический эффект.
Trema-модуль зуммер пассивный не имеет встроенного генератора, а преобразует электрический сигнал со входа (S) в механические колебания воздуха. Таким образом частота излучаемого звука соответствует частоте сигнала подаваемого на вход модуля. Чем выше частота, тем «тоньше» звук. Чем ближе частота к резонансной, тем звук сильнее.
Самый простой способ получения звука заключается в применении функции tone(). Данная функция генерирует меандр (сигнал прямоугольной формы с равной длительностью импульсов и пауз), с заданной частотой и длительностью.
Trema-модуль зуммер активный состоит из 5В генератора прямоугольных импульсов (меандра) с частотой 2,3 кГц, и электромагнитного излучателя в одном корпусе. Сигнал с генератора подается на электромагнитный излучатель и преобразуется в звуковые волны той же частоты.
Trema-модуль зуммер активный уже имеет встроенный генератор и для генерации звука ему не требуется использование функции beep() и ей аналогичных (как для простого Trema-зуммера). Достаточно установить состояние логической «1» на выводе «S» и Вы услышите сигнал с частотой 2,3 кГц и уровнем звукового давления не ниже 85дБ/10см.
Примеры для зуммера пассивного :
Вывод двух коротких звуковых сигнала функцией tone(), сигнализирующих о включении Arduino:
Может возникнуть ситуация, когда использование функции tone() невозможно, например, если аппаратный таймер используется для других целей. Тогда сигнал придётся генерировать самим, используя функцию digitalWrite():
Тот же пример, но без использования функции tone():
Обратите внимание на то, что теперь задержка между первым и вторым вызовом функции myTone() соответствует паузе между сигналами в 0,1 сек, так как функция myTone() приостанавливает выполнение скетча на время вывода звукового сигнала.
Сама функция myTone() не сложна в понимании:
Примеры для зуммера активного:
Вывод короткого звукового сигнала.
Как видно из скетча, управлять Trema-зуммером со встроенным генератором так же легко, как и обычным светодиодом.