蜂鳴器的發聲工作原理有哪些
蜂鳴器的發聲原理
(1)有源蜂鳴器,也稱壓電式壓蜂鳴器,主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及***鳴箱、外殼等組成。
其中最重要的就是它的壓電蜂鳴片,通常這是壹種壓電陶瓷,能進行電能與機械能的轉換。
發聲過程為:外部提供恒定直流電壓,提供能量給多諧振蕩器,多揩振蕩器起振,並提供變化的電壓和頻率給壓電陶瓷,壓電陶瓷將電能轉化為機械能,也就發出了聲音。
(2)無源蜂鳴器,也稱電磁式蜂鳴器,主要由永磁體,線圈,振蕩片構成。
發聲過程為:外部按壹定頻率提供驅動壹個振蕩信號(壹定占空比的方波,該信號作用於線圈,產生的磁聲與永磁體***同作用,使壹片金屬片(振蕩片)發生振動,從而發出聲音。
蜂鳴器的結構原理
1.電壓式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及***鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發光二極管。
多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源後(1.5~15V直流工作電壓),多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號,阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發聲。
壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極,經極化和老化處理後,再與黃銅片或不銹鋼片粘在壹起。
2.電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。
接通電源後,振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈,使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下,周期性地振動發聲。
蜂鳴器的驅動電路
由於蜂鳴器的工作電流壹般比較大,以致於單片機的I/O 口是無法直接驅動的*(但AVR可以驅動小功率蜂鳴器),所以要利用放大電路來驅動,壹般使用三極管來放大電流就可以了。
蜂鳴器驅動電路壹般都包含以下幾個部分:壹個三極管、壹個蜂鳴器、壹個續流二極管和壹個電源濾波電容。
1.蜂鳴器
發聲元件,在其兩端施加直流電壓(有源蜂鳴器)或者方波(無源蜂鳴器)就可以發聲,其主要參數是外形尺寸、發聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅動方式(直流/方波)等。這些都可以根據需要來選擇。
2.續流二極管
蜂鳴器本質上是壹個感性元件,其電流不能瞬變,因此必須有壹個續流二極管提供續流。否則,在蜂鳴器兩端會產生幾十伏的尖峰電壓,可能損壞驅動三極管,並幹擾整個電路系統的 其它 部分。
3.濾波電容
濾波電容C1的作用是濾波,濾除蜂鳴器電流對其它部分的影響,也可改善電源的交流阻抗,如果可能,最好是再並聯壹個220uF的電解電容。
4.三極管
三極管Q1起開關作用,其基極的高電平使三極管飽和導通,使蜂鳴器發聲;而基極低電平則使三極管關閉,蜂鳴器停止發聲。
蜂鳴器的選購 方法
蜂鳴器的種類規格繁多,需先知道幾個參數 ( 電壓,電流,驅動方式,尺寸,連接/固定方式),當然更重要的是,想要獲的聲音 (音壓大小,頻率高低).
工作電壓: 電磁式蜂鳴器, 從1.5到24V, 壓電式的從3V到220V都是可行的,但壹般壓電的還是建議有9V以上的電壓,以獲得較大的聲音.
消耗電流: 電磁式的依電壓的不同,從幾十到上百毫安培都有,壓電式的就省電的多,幾毫安培就可以正常的動作, 且在蜂鳴器啟動時,瞬間需消耗約三倍的電流,
驅動方式: 二種蜂鳴器都有自激式的,只要接上直流電(DC)即可發聲,因為已內建了驅動線路在蜂鳴器中了,因為動作原理的不同,電磁式蜂鳴器要用1/2方波來驅動,壓電的用方波,才能有較好的聲音輸出.
尺寸:蜂鳴器的尺寸會影響到音量的大小,頻率的高低,電磁式的最小從7mm到最大的25mm,壓電式的從12mm到50mm或更大都有.
連接方式: 壹般常見的有插針(DIP), 焊線(Wire), 貼片(SMD), 壓電式大顆的還有鎖螺絲的方式.