如何設(shè)計(jì)低成本蜂鳴器

1、如何設(shè)計(jì)低成本蜂鳴器 在實(shí)際的應(yīng)用中，雖然有源蜂鳴器控制容易，缺陷是成本比較高，在濕潤的環(huán)境用久了，簡單損壞。而無源蜂鳴器彌補(bǔ)了有源蜂鳴器缺點(diǎn)，但問題是無源蜂鳴器需要驅(qū)動(dòng)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，微控制器的pwm資源往往是比較緊急的，同時(shí)用法pwm驅(qū)動(dòng)也加大了軟件開發(fā)的難度。接下來筆者將引領(lǐng)大家學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)一個(gè)無需pwm也能驅(qū)動(dòng)無源蜂鳴器的低成本。 1.1 無源蜂鳴器常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路圖1 無源蜂鳴器常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路1所示，此圖為無源蜂鳴器的常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路。需要在輸入端輸入一定頻率pwm的信號才干使蜂鳴器發(fā)聲。為了解放pwm資源，實(shí)現(xiàn)容易控制，必需如有源蜂鳴器一樣提供一個(gè)振蕩電路。而有源蜂鳴器主要用法lc振蕩，假

2、如要實(shí)際搭建此電路，參數(shù)比較難控制，而且成本高。此時(shí)，自然會(huì)想到簡易的rc振蕩，而由構(gòu)成的rc多諧振蕩電路明顯是一個(gè)不錯(cuò)的挑選。1.2 三極管多諧振蕩電路圖2 三極管多諧振蕩電路三極管多諧振蕩的通用電路2所示。這個(gè)電路起振的原理主要是通過與的充放電使三極管交替導(dǎo)通。首先，在電路上電時(shí)，分離通過r1與r4對電容c1與c2舉行充電。因?yàn)槿龢O管元件的參數(shù)不行能徹低全都，可以假設(shè)三極管q1首先飽和導(dǎo)通，因?yàn)殡娙輧啥说牟荒芡蛔?，q2的b極此時(shí)變成負(fù)壓，q2截止，vo端輸出高電平;c1通過r2舉行充電，當(dāng)c2的電位使be極正向偏置時(shí)，q2導(dǎo)通，vo端輸出低電平;同理c2電容兩端電壓不能突變，q1的b極電壓

3、變?yōu)樨?fù)壓，此時(shí)q1截止。這樣循環(huán)往復(fù)，使在vo端輸，一定頻率的方波信號。3所示，筆者用法截取了q1與q2的b極和e極的波形，可以發(fā)覺與上面的分析是吻合的。圖3 多諧振蕩電路充放電波形從以上的分析可以看出，vo的輸出信號頻率受到r2與c1,r3與c2充放電速度的控制。假設(shè)，以q2的c極作為信號的輸出，r2與c1的充電時(shí)光t1打算了輸出信號高電平常間，而r3與c2的充電時(shí)光t2打算了信號輸出低電平常間。而信號的頻率為：f=1/(t1+t2)。由此，可以推導(dǎo)出輸出信號的公式。因?yàn)閞c充電時(shí)光公式：t=r*c*ln(e-v0)/(e-vt),在本電路中，e為vcc,v0為-(vcc-vbe)，vt為v

4、be,則，終于的公式為：t=r*c*ln(2*vcc-vbe)/(vcc-vbe)。接下來，就可以舉行電路參數(shù)設(shè)計(jì)了。而筆者手中的蜂鳴器振蕩頻率全是2.4khz的，所以此處只計(jì)算此頻率的參數(shù)。設(shè)電容c1=c2=0.1f,vcc=5v,vbe=0.63v則可以計(jì)算出電阻參數(shù)：r=1/(2*10-7*2.4*103*ln(2*5-0.63)/(5-0.63)=2.7k。至于r1與r4的取值，只需要參數(shù)比r2與r3小一些即可，而信號輸出的邊沿的陡峭程度受這兩個(gè)電阻影響，電阻越小，邊沿越陡峭。根據(jù)此計(jì)算的參數(shù)搭建電路，測試頻率4所示，實(shí)際頻率與理論值臨近。圖4 多諧振蕩vo實(shí)際輸出信號1.3 無源蜂鳴

5、器驅(qū)動(dòng)電路改進(jìn)上面的振蕩電路已經(jīng)有了，下面又該如何驅(qū)動(dòng)并且控制無源蜂鳴器呢?其實(shí)，只需要將電路舉行容易修改即可實(shí)現(xiàn)目的。第一，將原電路r4替換成為蜂鳴器，并在蜂鳴器兩端并聯(lián)。精心的讀者假如看過easy-imx283教你設(shè)計(jì)蜂鳴器電路，會(huì)發(fā)覺在無源蜂鳴器兩端沒有并聯(lián)電容。通過實(shí)際的電路測量，無源蜂鳴器并沒有產(chǎn)生尖峰脈沖，所以去掉此電容，5所示。蜂鳴器兩端的續(xù)流二極管的挑選非常的重要。假如二極管挑選不當(dāng)，可能會(huì)引起蜂鳴器電路的不穩(wěn)定。通常用法的1n4148開關(guān)二極管，可能會(huì)使電路的充電回路不穩(wěn)定，使蜂鳴器的發(fā)聲比較沙啞。在此電路中筆者建議二極管最好挑選肖特基類型的二極管。圖5 無源蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路其

6、次，為電路加入了一個(gè)控制端。在實(shí)際的電路中，不能讓蜂鳴器向來鳴叫，所以需要舉行控制。控制電路，筆者想到了兩種，讀者也可以發(fā)揮自己的想象，改進(jìn)電路。(1)在q的b極通過一個(gè)小的電阻接到的io口，但此辦法要求單片機(jī)io處于開漏或弱上拉狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)輸出低電平常，b極電壓十分低，不會(huì)飽和導(dǎo)通，振蕩也就停止了，蜂鳴器不叫;當(dāng)io輸出高電平，因?yàn)樘幱谌跎侠?內(nèi)部上拉電阻普通幾十k歐姆)或開漏狀態(tài)，對電路的充放電電路幾乎沒有影響，電路開頭振蕩，蜂鳴器鳴叫，電路6的a圖所示。(2)用法一個(gè)二極管對電路電路舉行隔離，假如單片機(jī)io一不當(dāng)心處于了推挽輸出狀態(tài)，用法第一種方式電路的頻率就將被轉(zhuǎn)變。假如用法二極管隔

7、離，這樣不用不安電路異樣了，可以實(shí)現(xiàn)如(1)相同的容易控制。但要注重，此時(shí)二極管的導(dǎo)通壓降一定要比三極管的vbe小，使三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，電路6的b圖所示。通過比較兩種方式可以發(fā)覺加一個(gè)小電阻是一個(gè)即容易又便宜的控制方式，但假如想要“偷懶”,二極管的隔離是很好的挑選。圖6 無源蜂鳴器控制電路1.4 無源蜂鳴器電路兼容設(shè)計(jì)圖7 無源蜂鳴器兼容設(shè)計(jì)電路為了電路的兼容性的設(shè)計(jì)，即可驅(qū)動(dòng)無源蜂鳴器又能驅(qū)動(dòng)有源蜂鳴器，筆者設(shè)計(jì)7所示的改進(jìn)電路。與圖6的b圖所示的電路比較，主要增強(qiáng)了兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容。在實(shí)際的用法的過程中，可以按照實(shí)際的工程應(yīng)用，挑選合適的驅(qū)動(dòng)電路。假如是驅(qū)動(dòng)無源蜂鳴器，7的a圖所示，圖

8、中標(biāo)為紅色的器件都不用焊接。而假如在設(shè)計(jì)過程中想讓電路用法有源蜂鳴器，可以修改為7的b圖所示的電路，同樣圖中的紅色的器件不用焊接即可。1.5 驅(qū)動(dòng)電路局限性分析其實(shí)，認(rèn)真的分析這個(gè)電路也存在一定的局限性。因?yàn)榇巳龢O管多諧振蕩電路的振蕩頻率主要是通過rc的沖放電時(shí)光來打算的。所以，電阻和電容的挑選尤其的重要。在大多數(shù)環(huán)境下，其實(shí)電阻的穩(wěn)定性是比較好的，電容最易受到溫度變幻的影響。本次實(shí)驗(yàn)筆者用法了100nf電容，通過廠家提供的器件手冊，在-55+125度范圍內(nèi)誤差為±10%。也就是說，假如常溫(25度)頻率為2.4khz,在惡劣的溫度環(huán)境下振蕩將在2.16khz2.64khz范圍內(nèi)，因此，在凹凸溫的環(huán)境下音調(diào)可能會(huì)發(fā)生一定的變幻。為了驗(yàn)證猜測，筆者也做了一個(gè)容易的實(shí)驗(yàn)作為驗(yàn)證。筆者將電路板的溫度控制到85度左右，然后用法示波器抓取此時(shí)三極管的輸出波形。通過示波器發(fā)覺，的確如所預(yù)料的普通，振蕩頻率發(fā)生了轉(zhuǎn)變，變成了2.7khz左右，與預(yù)估的頻率相近。然后，為了測試電路的低溫特性，又將電路板的溫度控制到-40度左右。此時(shí)，測試蜂鳴器的輸出頻率為2.25khz左右。這個(gè)數(shù)據(jù)也在初始的預(yù)計(jì)的范圍以內(nèi)，有愛好的讀者也可以自己實(shí)踐試一試。1.6 產(chǎn)品推舉8所示，此為廣州致遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的m283工業(yè)級核心板。