В чем разница между активным и пассивным зуммером и как их подключить к Arduino


Существует много способов связи между электронным устройством и человеком, но наиболее распространенным и популярным вариантом аудиосвязи является звуковой сигнал. Поэтому зуммеры, способные преобразовывать электрические сигналы в акустические, играют важную роль в современных электрических и электронных устройствах. Мы часто встречаем зуммеры в таких устройствах как будильники, дверные звонки или другая бытовая техника. Однако многие не знают о различных типах зуммеров и о том, как они работают.

Активные и пассивные зуммеры: принципы работы

В данной статье мы изучим внутреннее устройство зуммера, его внутреннюю структуру и более глубоко поймем принципы его работы. Также мы обсудим разницу между активными и пассивными зуммерами. Кратко это можно посмотреть в следующем видео.

Распиновка зуммера

Распиновка зуммера

Зуммер имеет два контакта: положительный и отрицательный . Положительная клемма представлена ​​символом «+», а отрицательная клемма представлена ​​символом «-».

Разница между активным и пассивным зуммером

Активные зуммеры Активные зуммеры называются «активными», поскольку они могут издавать звук непосредственно при подключении к батарее. Если мы правильно подключим положительную и отрицательную клеммы к батарее, он сможет генерировать звук сама по себе, поскольку имеет встроенный генератор. Активные зуммеры наиболее просты в использовании. Обычно они доступны в диапазоне напряжений от 1,5 В до 24 В и могут производить звук частотой около 2 кГц ± 300 Гц. Потребление тока активного зуммера составляет ≤ 25 мА.

Пассивные зуммеры.  Пассивный зуммер не может воспроизводить звук напрямую при подключении к батарее, поскольку у него нет внутреннего источника колебаний. Пассивному зуммеру для воспроизведения звука требуется источник сигнала переменного напряжения. Он работает как электромагнитная пищалка, где изменение входного сигнала и частоты создает звук. Таким образом, эти пассивные зуммеры могут издавать несколько различных тонов в зависимости от входной частоты сигнала. Внутреннее сопротивление катушки пассивного зуммера очень низкое, 16 Ом, поэтому он может потреблять достаточно большой ток - около 36 мА. В целях безопасности мы также можем подключить к пассивному зуммеру последовательный резистор сопротивлением 100 Ом.

Принцип работы активного и пассивного зуммеров

Принцип работы зуммера

Основная идея создания звука заключается в создании вибрации, поскольку, как видно на голосовых связках человека, наличие звука определяется наличием вибраций. Активные и пассивные зуммеры относятся к типам магнитных зуммеров. Внутри зуммера находится катушка провода, подключенная к контактам зуммера. Кроме того, катушку с проводом окружает круглый магнит. Тонкий гибкий ферромагнитный металлический диск с прикрепленным к верху небольшим металлическим грузиком расположен над круглым магнитом и проволочной катушкой. Когда на проволочную катушку подаются импульсы тока, магнитная индуктивность заставляет металлический груз и металлический диск вибрировать вверх и вниз. Вибрация металлического диска порождает звуковые волны.

Устройство активного и пассивного зуммеров

Как отличить активные и пассивные зуммеры?

Как видно на рисунке ниже, пассивный зуммер не имеет задней крышки, в отличие от активного зуммера. Это поможет вам отличить активный зуммер от пассивного. Однако нет никаких гарантий, что он всегда будет выглядеть именно так, и поэтому нам нужен еще один тест, чтобы убедиться в том что зуммер является активным.

Отличия во внешнем виде между активным и пассивным зуммерами

Если по внешнему виду у вас не получается идентифицировать тип зуммера, подключите его к батарее +9 В постоянного тока, соблюдая полярность. Оба типа зуммеров по-разному реагируют на постоянное напряжение +9 В постоянного тока, поэтому по их реакции мы можем отличить один от другого.

Подключение зуммера к батарее +9 В постоянного тока

Активный зуммер при этом будет издавать непрерывный громкий жужжащий звук до тех пор, пока мы не отключим источник питания постоянного тока, а пассивный зуммер будет издавать хлопающий и щелкающий звук, похожий на звук реле при подаче напряжения постоянного тока.

Вы также можете использовать мультиметр, чтобы измерить сопротивление и определить, является ли зуммер активным или пассивным. Сначала установите мультиметр в режим сопротивления и подключите щупы к клеммам зуммера. Активный зуммер покажет более низкое значение сопротивления, обычно 16 Ом. Если значение сопротивления высокое, то это пассивный зуммер.

Как подключить активный зуммер к Arduino?

Теперь, когда мы знаем, что такое активный зуммер, давайте рассмотрим, как его подключить к плате Arduino .

Требуемые компоненты

  • Активный зуммер
  • Плата Ардуино
  • Макетная плата
  • Соединительные провода

Вначале вставьте активный зуммер в макетную плату. Подключите положительный контакт (+) зуммера к контакту +5 В VCC платы Arduino, а отрицательный контакт (-) зуммера к контакту GND платы Arduino.

Когда положительный контакт подключается к контакту 5 В Arduino напрямую, зуммер издает звуковой сигнал постоянной частоты.

Но этот звуковой сигнал является неконтролируемым непрерывным звуком, если мы хотим контролировать продолжительность включения и выключения звукового сигнала, нам нужно написать программу для Arduino.

Итак, теперь подключите положительный контакт (+) зуммера к цифровому контакту 4 вашей платы Arduino (вы можете выбрать любой цифровой контакт), а отрицательный контакт (-) зуммера к контакту GND платы Arduino.

Схема подключения активного зуммера к плате Arduino

Код программы

Программа Arduino для управления активным зуммером выглядит достаточно просто.

С помощью этого простого кода вы можете включать и выключать активный зуммер. Мы используем задержку чтобы контролировать продолжительность включения и выключения зуммера. Число внутри функции задержки указано в миллисекундах, что означает, что наш зуммер включается на 2 секунды и выключается на 1 секунду. Вы можете изменить эти длительности по своему усмотрению.

Как подключить пассивный зуммер к Arduino?

Подключение пассивного зуммера к Arduino точно такое же, как и активного зуммера. Мы можем использовать выходной контакт ШИМ для управления выходным сигналом пассивного зуммера. Или, альтернативно, мы можем использовать любой цифровой контакт платы вместе с функциями tone() и noTone() для управления пассивным зуммером.

Требуемые компоненты

  • Пассивный зуммер
  • Плата Ардуино
  • Макетная плата
  • Соединительные провода
  • Резистор 100 Ом

Тон пассивного зуммера можно контролировать, регулируя подаваемую на него частоту. С помощью платы Arduino вы можете генерировать прямоугольную волну на ее цифровых контактах. Изменяя продолжительность высокого и низкого состояний прямоугольной волны, вы можете изменить частоту и, следовательно, тон пассивного зуммера.

Схема подключения пассивного зуммера к плате Arduino

Подключите положительный контакт (+) зуммера к цифровому контакту 7 платы Arduino, а отрицательный контакт зуммера (-) - к земле платы Arduino.

Также вы можете подключить последовательный резистор сопротивлением 100 Ом между положительным (+) контактом зуммера и цифровым контактом платы Arduino.

Код программы

В Arduino есть  функция tone(), с помощью которой можно генерировать волну желаемой частоты на цифровых контактах платы Arduino.

Аналогичным образом, чтобы зуммер не издавал звуковой сигнал, мы можем использовать функцию notone().

Функция tone() имеет 3 параметра, ее синтаксис выглядит следующим образом - tone(pin, frequency, duration).

  • pin: контакт Arduino, на котором будет генерироваться сигнал (тон).
  • frequency: частота тона в герцах.
  • duration: продолжительность сигнала в миллисекундах.

Давайте создадим код, который циклически перебирает набор музыкальных нот от sa, re, ga до ni.

Параметр продолжительности работает не очень хорошо, когда функция tone() находится в разделе loop(). Поэтому, чтобы установить длительность тона в цикле, используйте функцию задержки delay() после каждой функции tone(). В нашем коде мы используем функцию delay(), которая задает задержку в 1000 миллисекунд (одну секунду) после каждой функции tone().

В конце цикла функция noTone() и задержка в 1000 миллисекунд используются для добавления периода молчания в одну секунду перед следующим повторением цикла.

После подключения зуммера и загрузки кода программы в плату вы должны услышать, как зуммер циклически повторяет 7 нот.

(3 голосов, оценка: 3,67 из 5)
Загрузка...
1 076 просмотров

Комментарии

В чем разница между активным и пассивным зуммером и как их подключить к Arduino — 4 комментария

  1. Судя по опубликованной вами картинке, активный и пассивный зуммеры имеют одинаковое внутреннее строение. Тогда почему они называются по разному и по разному работают?
    Будьте так добры, расскажите об устройстве активного зуммера, схему приведите.
    Тогда статья будет действительно полезной!
    Заранее спасибо.

    • В тексте статьи есть и картинка показывающая что их строение немного отличается, и способ как их отличить по издаваемому звуку. Не требуйте невозможного ))

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *