蜂鳴器選型替代及使用時,不可忽視的細節

2021-01-08 電子設計筆記

電磁式蜂鳴器

電磁式無源蜂鳴器的原理是靠電磁效應把電能轉換成振動片的震動從而發生的一種電聲器件,當蜂鳴器內部線圈有一定頻率的電信號通過時,產生交變的磁場,通過線圈中間的鐵芯支架加強磁場後,推動磁圈上的振動片振動。

一般電磁式無源蜂鳴器的關鍵參數有:線圈電阻、額定電壓、SPL值、消耗電流、電壓工作範圍等。

用戶在使用時做到參數的匹配非常重要,下面就舉例說明一下如何做到參數的匹配問題:

例如:選擇使用了這樣一款蜂鳴器:首先,我們知道這款蜂鳴器的額定電壓是5Vo-p,輸入頻率是2000Hz,線圈直流電阻是42歐,在額定條件下使用的SPL值至少85dB測試距離10cm,消耗電流不大於70mA,電壓工作範圍是3-7V;

在使用這款蜂鳴器時,設計電路必須滿足以下條件:

1、輸入蜂鳴器的信號頻率是2000Hz為最佳,一般從CPU I/O口輸出的信號頻率是比較準確的;但如果您從其它地方輸出的頻率信號誤差較大時,請注意一個原則。第一、輸出信號頻率誤差範圍儘量控制在100Hz之內;第二、頻率誤差設計值偏上公差,即不可有2000Hz以下的頻率,可以將設計頻率為2000Hz以上到2100Hz,這樣基本不影響正常使用,因為在2000Hz以下的頻率輸入蜂鳴器時,有部分蜂鳴器會變得很小聲(這是蜂鳴器起振點的正常誤差造成的,是不可避免的),但是在2000Hz以上的頻率輸入時,由於蜂鳴器出廠的起振點不會大於2000Hz,而超過蜂鳴器起振點的頻率信號均可讓蜂鳴器起振,所以不會小聲,只是超過2000Hz頻率時,部分產品的SPL值會下降少許(一般在5dB之內,聽感不會太明顯);如您的電路不能滿足上述要求,就必須使用定製的蜂鳴器了;

2、輸入蜂鳴器的信號電壓必須正確。

3、推動蜂鳴器工作的功放部分,電晶體必須飽和導通,即功放的輸入信號必須足夠推動電晶體飽和導通,通常可以調整電路中的電阻R1的值來滿足;

4、與蜂鳴器串聯的電阻阻值沒有特殊要求用0歐替代,有些用戶為了整機限流保護,必須使用限流電阻的,該電阻的阻值也最好使用42歐以下的電阻,使用限流電阻後,蜂鳴器的SPL值會有小幅度下降,通常變小聲的值不超過5dB;

5、工作電壓範圍是3-7V,5V以下SPL值會適當降低,5V以上SPL值會適當增大,用戶可在實際使用中去測試一下實際的SPL值,3V以下也可以使用,只是SPL會降低比較多。

壓電式蜂鳴器

壓電式蜂鳴器是以壓電陶瓷的壓電效應,來帶動金屬片的震動而發聲;

電磁式蜂鳴器,是用電磁的原理,通電時將金屬振動膜吸下,不通電時依振動膜的彈力彈回。

壓電式蜂鳴器是以方波來驅動,電磁式是1/2方波驅動,壓電式蜂鳴器需要比較高的電壓才能有足夠的音壓,一般建議為9V以上。壓電式蜂鳴器的有些規格,可以達到120dB以上,較大尺寸的也很容易達到100dB。

電磁式蜂鳴器:用1.5V就可以發出85dB以上的音壓了,唯消耗電流會大大的高於壓電式蜂鳴器,而在相同的尺寸時,電磁式的蜂鳴器,響應頻率可以做得比較低;電磁式蜂鳴器的音壓一般最多到90dB以上。

壓電式結構簡單耐用但音調單一音色差,適用於報警器等設備。而電磁式由於音色好,所以多用於語音、音樂等設備

無源蜂鳴器沒有內部驅動電路,有些公司和工廠稱之為訊響器,國標中稱為聲響器。無源蜂鳴器工作的理想信號為方波。如果給予直流信號則蜂鳴器是不響應的,因為磁路恆定,鉬片不能振動發音。

區別有源電磁式蜂鳴器和無源電磁式蜂鳴器的簡易方法:一、目測:蜂鳴器型號中,其中「C」代表無源,"D"代表有源;有源和無源蜂鳴器兩者極為相似,如將兩種蜂鳴器的引腳郡朝上放置時,可以看出有綠色電路板的一種是無源蜂鳴器,沒有電路板而用黑膠封閉的一種是有源蜂鳴器。但是,這只是判斷的初步標準,而不是唯一的標準。目前市場上最小的壓電式無源蜂鳴器外形尺寸是12.5*6;  隨著市場不斷發展的需要,對品質的要求也是越來越高,現在好多廠家12MM的蜂鳴器需要底部封膠,為了其性能的穩定和防止磁芯脫落等不良情況出現,所以,目測只是初步的辨別方法。  下面介紹另一種方法——  二、萬用表測試:  用萬用表電阻檔Rxl檔測試:用黑表筆接蜂鳴器 "+"引腳,紅表筆在另一引腳上來回碰觸,如果觸發出咔、咔聲的且電阻只有8Ω(或16Ω)的是無源蜂鳴器;如果能發出持續聲音的,且電阻在幾百歐以上的,是有源蜂鳴器。  三、直流電壓測試;  一般12MM無源的一般電壓是1.5V,有源電磁式蜂鳴器的一般電壓為1.5,3.0,5.0,9.0,12V,用直流電壓輸入相應電壓(可以由小調到大),頻率大概2.7KHZ,可以直接響的為有源電磁式蜂鳴器;不直接響的,需要方波來驅動才可以響的為無源電磁式蜂鳴器。

蜂鳴器如何使用才能不壞

很多用戶在選購蜂鳴器時側重於比價格,而忽略其蜂鳴器的電性能參數,容易造成蜂鳴器與PCB板驅動線路不匹配,引起各種質量問題。蜂鳴器與PCB板線路相匹配是蜂鳴器使用壽命最長,最不易壞的方法。另在使用過程中,還需要注意以下幾種事項:

1.焊接溫度過高,容易導致蜂鳴器的外殼變形,針腳鬆動,引起無音或小音;

2.蜂鳴器的啟動電壓偏低或偏大,使用過程中容易出現小聲或沙音現象;

3.蜂鳴器存放一段時間後出現音小,使用一段時間後變正常,這種情況可能是蜂鳴器受潮溼環境的影響,需要注意防潮。

4.蜂鳴器在PCB板上工作時就會出現變調或無音,拆下來單體測試沒有問題。這種情況可能是蜂鳴器受到磁場幹擾所致。

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