蜂鳴器工作原理介紹及并聯(lián)電阻原理

1、蜂鳴器工作原理介紹及并聯(lián)電阻原理目前市場上廣泛使用的蜂鳴器有電磁式與壓電式，我司使用的蜂鳴器以壓電式為主。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器，壓電蜂鳴片（以壓電陶瓷為主，如下圖所示），阻抗匹配器及共鳴箱，外殼等組成。其主要原理是以壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，來帶動金屬片的震動而發(fā)聲。壓電陶瓷其實是一能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。所謂壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在受到機械壓力時，哪怕這種壓力微小得像聲波振動那樣小，都會產(chǎn)生壓縮或伸長等形狀變化，引起介質(zhì)表面帶電，便會產(chǎn)生電位差，這是正壓電效應(yīng)。反之，施加激勵電場或電壓，介質(zhì)將產(chǎn) 生機械變形，產(chǎn)生機械應(yīng)力，稱逆壓電效應(yīng)。如果壓力是一種高頻震動， 則產(chǎn)生的就是

2、高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產(chǎn)生高頻聲信號（機械震動），這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能。壓電式蜂鳴器就是運用其將電能轉(zhuǎn)換問機械能的逆壓電效應(yīng)。壓電蜂鳴器的主要應(yīng)用電路如下圖所示，R為阻抗匹配電阻-TLTL當脈沖信號為高電平時，通過三級管導(dǎo)通，則在蜂鳴器兩端形成一個VDC的電壓，使壓電陶瓷產(chǎn)生形變。當脈沖信號為低電平時，通過三極管關(guān)斷。此時壓電陶瓷形變復(fù)原,產(chǎn)生一個由機械能轉(zhuǎn)換為電能的電壓，此時的電壓需要通過阻抗匹配電阻進行釋放,則在其兩端從而可使蜂鳴器產(chǎn)生一個穩(wěn)定頻率的聲音信號。如下圖所示，幅值與 相等。VDC相等，頻率

3、與芯片控制端口頻率蜂鳴器端口信號主控芯片端口信號R=1K時蜂鳴器兩 端信號效電容的放電為 46us間為6.8us時間蜂鳴器兩端，以及當R=1K 時，其等蜂鳴器兩端，以及當R=100 Q時，其等效電容的放電時電完成蜂鳴器兩端，以及當R=10K 時，其等效電容不能完全放若將其阻抗匹配電阻去除，則壓電陶瓷兩端的電壓無法釋放，這樣就會在其兩端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓，大小與 VDC相等，具體如下圖所示：而阻抗匹配器阻值的選取，推薦彳t為R=VDC*100 Q,我司蜂鳴器兩端的電壓為10V12V,因此選取阻值為 R=10*100 Q =1000 Q=1K Q.為例進行說明:現(xiàn)就目前我司使用的一款PA-2220

4、B03其內(nèi)部等效電路如下圖所示：BUZZER壓電蜂鳴器 等效電路R1UM電子t HYqf方注1. SPECIFICATIONS恪)Part No.PA-2220B03Item （項目）Specifications 規(guī)格Conditions條件Operating voltage (Vp-p) 工作電壓125Vp-pMin Sound Pressure Level最小輸出聲壓min 85dBAt 2000Hz/9Vp-p SquareWave/10cmResonant Frequency (Hz) 額定頻率2.0 ± 0.3kHzOperating Temperature ( )工作溫度

5、-20+70Storage Temperature ( ) 儲存溫度-30+80Case Material/Color 外殼材料及顏色PPO/Black （聚苯醴，黑色） 阻燃等級：V0Weight (g) 重量2.5g標準測試條件：溫度 25 ±3 C ,濕度60 ±10% R.H.2. DIMENSIONS尺寸）Unit: mm 未注公差：± 0.5,rWM3. FREQUENCY AND VOLTAGE型號:PA-2220B電壓mUas050060070Q69050RESP硼則線圖）fc= 2000 Hz 091.38 dBFo= 2446 Hz 037,6

6、7 dB日dR 參考值為：”日PFa方波掃頻模式：2容Oct力拗速.矍：口gm生地Zk 3k 4k 53c 6k 7k 6k 10kZDOHz 300 400 500 600 600 Ik蜂鳴器聲級與驅(qū)動電壓的關(guān)系，接近線性關(guān)系:4. TEST METHO跳試方法）SOUND PRESSURE LEVELCONSUMPTION（試線路圖）A: Snuad Pres皿e Level Muter 聲級計B: Freqiwucy Conner 領(lǐng)率；C: RC oiciJlaror 51 動電郎口； Sound Presfure Level For focus 聲線5傳聲話儻lr Mciltimet

7、pr （Amphcie Meter）1號裝聲署5.RELIABILITY TEST靠性試驗項目）ITEM（項目）METHOD OF TEST（試驗方法）1 .Dry Heat Test （Storage） 高溫放置試驗After being placed in a chamber with + 80 + 2C for 240 hours and then Being placed in natural condition for 4 hours, buzzer shall Be measured.在+80±2C的溫濕里放置240小時后，再在室溫下放置4 小時后測試2 .Cold Te

8、st（Storage） 低溫放置試驗After being placed in a chamber with -30 +E for 240 hours and then Being placed in natural condition for 4 hours, buzzer shall Be measured.在-30±笈的溫濕里放置240小時后，再在室溫下放置4 小時后測試3 .TemperatureCycle Test 溫度循環(huán)試驗Make the test for 5 cycles without applying power as fig then expose to th

9、e room temperature for 4 hours 不接電源按下圖做5個周期試驗，然后室溫下放置4小 時再測試4 .Humidity Test 耐濕性試驗After being placed in a chamber with 90 to 95%R.H. at + 40+ 2c for 240 hours and then being placed in natural condition for 4 hours, Buzzer shall be measured.在濕度為9095%,溫度為十40±2C的溫濕箱里放置 240小時后，再在室溫下放置4小時后測試5 .Opera

10、tion life test 工作壽命試驗1. High temperature life test. 240 hours continuous operation at +80 C at 9Vp-p/Duty 50% 2000Hz2. Room temperature life test. 240 hours continuous at room temperature with 9Vp-p/Duty 50%,2000Hz3. Low temperature life test 240 hours continuous operation at -30 C at 9Vp-p/Duty 50%

11、 2000Hz6 .Vibration Resistant 耐振動性Buzzer shall be measured after being applied vibration of amplitude of 1.5mm with 10 to 55Hz band of vibration frequency to each of 3 perpendicular directions for 2 hours.振動頻率1055Hz,振幅為1.5mm,朝X、Y、Z軸三個方 向振動2小時后測試7 .Drop Test 跌落試驗Drop a product naturally form the heig

12、ht of 500mm onto the surface of 100mm thick wooden board. Two directions: This is upper and side of the product are to be applied for this drop test tespectively once.從500mm高度將產(chǎn)品自然跌落在 100mm厚板上按正、 側(cè)面方向各做二次跌落試驗，觀察此產(chǎn)品能否承受跌落 試驗。8 .Solder ability （焊接試驗）Lead terminals are immersed in rosin for 5 seconds a

13、nd then immersed in solder bath of +255 + 5 C for 2+ 0.5 secondsThe value of resonant frequency/current consumption should be in ±10% compared with initial ones. The SPL should be 85dBVARIANCE AFTERCONDITIONIN標準）6.RELIABILITY TEST靠性試驗項目）+3lt2t51M cim印HimI EjClf df 朝以上面測試電路為例，通過計算可知匹配電阻的取值范圍，假設(shè)三極管放大倍數(shù)為200 ,控制頻率為2KHz ,控制電壓為5V,三極管基極限流電阻為1K Q,蜂鳴器的等效電容為25000PF。VDC=9V。則匹配電阻要滿足的放電時間為：t<1/2*1/2000 S=250uSt= RC*Ln(V1-V0)/(V1-Vt)=RC*ln9= 2*RC=2*0.000000025*R<250uS貝ij R<5K Q要滿足三極管工作在飽和區(qū)，則需滿足I c<® bI b= (5-0.7) /1000=4.3mAI c= (9