蜂鸣器

1、实物图

蜂鸣器 1 - 斯塔克电子

2、原理图

蜂鸣器 2 - 斯塔克电子

3、蜂鸣器介绍

蜂鸣器分为有缘蜂鸣器和无缘蜂鸣器,这里的“源”不是指电源,而是指震荡源。也就是说,有源蜂鸣器内部带震荡源,所以只要一通电就会响。而无源蜂鸣器内部不带震荡源,所以如果用直流信号则无法让它响,必须用2K~5K的方波去驱动它。我们的设计都是使用有源蜂鸣器。

4、为什么在蜂鸣器电路中要用三极管驱动蜂鸣器?

蜂鸣器的驱动电流大概是30mA,而51单片机的引脚输出电流大概在400uA,而STM32的引脚输出电流大概在8mA,如果直接用IO口控制,驱动电流太小,蜂鸣器不会响。

而三极管的作用就是类似开关控制,通过控制三极管的基极电流lb可以让三极管工作在截止和饱和导通状态,从而控制蜂鸣器响和不响。

5、三极管三种工作区

蜂鸣器 3 - 斯塔克电子

截止区:当基极的偏置电压小于0.7V时,B极电流为零,CE极无电流流过,三极管处于不导通状态;

放大区:当基极的偏置电压等于0.7V时,CE极处于半导通状态,CE电流跟随B极电流发生变化,呈现电流的放大状态;

饱和区:当基极的偏置电压大于0.7V时,CE极电流达到一定程度不再跟随B极电流发生变化,CE极处于导通状态;

三极管不导通时工作于截止状态,控制负载工作时,希望CE极的压降越小越好,处于饱和状态。所以三极管控制负载时应该处于截止状态和饱和状态。

6、基极电阻计算

电阻 R = (Vcc – Ube) / Ibe

在饱和导通状态下Ibe = Ice / β

所以最终 R = (Vcc – Ube) / (Ice / β)

上式中,电源电压是5V,即Vcc = 5V; 一个PN结的压降是0.7V,即Ube = 0.7V;蜂鸣器的工作电流是30mA,即Ice = 30mA;S9012三极管的放大倍数在160-210之间,这里取200,即β = 200;

则 R = (5 – 0.7) / (0.03 / 200) = 28666

为了可靠导通,R的取值一般是1k到10k

7、为什么51单片机用PNP型三极管,而STM32单片机用NPN型三极管

51单片机引脚高电平为5V,用PNP型三极管,则低电平导通,高电平截止。如果用NPN型三极管,由于51单片机引脚默认都是高电平,所以一上电就会导通,另外,PNP是当基极电压低于集电极时导通,基极平时是接高电平的,所以对单片机的IO驱动能力要求相对低;NPN是当基极电压高于发射极时导通,基极平时是接低电平的,如果要导通,对单片机的IO驱动能力要求相对高。

STM32单片机引脚高电平为3.3V,用NPN型三极管,则高电平导通,低电平截止。如果用PNP型,由于三极管压降是0.7V,即使基极接入高电平3.3V,由于电源电压是5V,则会有1.7V压降,这样三极管还是会导通。

8、LED灯

5mm LED灯的电流大概在1mA~20mA,直接用单片机的IO口驱动也是不行的,所以利用电源电压,控制IO口输出低电平LED亮,高电平熄灭。电路中加入一个电阻,主要是限流,一般在330Ω~3.3k

 

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