蜂鸣器工作原理介绍及并联电阻原理
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蜂鸣器工作原理介绍及并联电阻原理
目前市场上广泛使用得蜂鸣器有电磁式与压电式,我司使用得蜂鸣器以压电式为主。
压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器，压电蜂鸣片（以压电陶瓷为主，如下图所示),阻抗匹配器及共鸣箱,外壳等组成。其主要原理就是以压电陶瓷得压电效应，来带动金属片得震动而发声。
压电陶瓷其实就是一能够将机械能与电能互相转换得功能陶瓷材料。所谓压电效应就是指某些介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波振动那样小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电,便会产生电位差，这就是正压电效应。反之，施加激励电场或电压，介质将产生机械变形,产生机械应力，称逆压电效应.如果压力就是一种高频震动，则产生得就就是高频电流.而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动)，这就就是我们平常所说得超声波信号。也就就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间得转换与逆转换得功能。压电式蜂鸣器就就是运用其将电能转换问机械能得逆压电效应.
压电蜂鸣器得主要应用电路如下图所示,R为阻抗匹配电阻.
当脉冲信号为高电平时，通过三级管导通,则在蜂鸣器两端形成一个VDC得电压，使压电陶瓷产生形变。当脉冲信号为低电平时,通过三极管关断。此时压电陶瓷形变复原，则在其两端产生一个由机械能转换为电能得电压,此时得电压需要通过阻抗匹配电阻进行释放,从而可使蜂鸣器产生一个稳定频率得声音信号。如下图所示,幅值与VＤC相等，频率与芯片控制端口频率相等。 压电蜂鸣片
蜂鸣器端口信号
主控芯片端口信号
R=1K时蜂鸣器两端信号
蜂鸣器两端,以及当R=1K时,其等效电容得放电时间为46us
蜂鸣器两端,以及当R=100Ω时,其等效电容得放电时间为6、8us
若将其阻抗匹配电阻去除，则压电陶瓷两端得电压无法释放，这样就会在其两端产生一个稳定得电压，大小与VＤC相等，具体如下图所示:
而阻抗匹配器阻值得选取，推荐值为R=VDC＊1０0Ω，我司蜂鸣器两端得电压为10V～1２V，因此选取阻值为R=10＊1０0Ω=１000Ω＝1KΩ、
现就目前我司使用得一款ＰA－222０B0３为例进行说明:
其内部等效电路如下图所示： 蜂鸣器两端,以及当R=10K时,其等效电容不能完全放电完成
1. SPECIFICATIＯＮＳ （规格）
Paｒt No、 PA—222０Ｂ03
Item (项目) Sｐeciｆicａｔions [规格］ Coｎditions［条件]
Ｏperatinｇ voltａge (Ｖp－p）
工作电压 1~25Vｐ-ｐ
Mｉｎ Sｏund Pressure Ｌevel
最小输出声压 ｍin ８5dB Ａt ２00０Hｚ/9Vｐ－p Sｑuaｒe Wavｅ/10cm
Reｓonaｎt Ｆrｅqｕenｃy
(Hｚ）
额定频率 2、0±０、3kHz
Ｏperatｉｎg Temperature
(℃）
工作温度 -20～+70
Storaｇe Tempｅraｔure
(℃)
储存温度 －30~＋80
Cａse Matｅriａl/Ｃolor
外壳材料及颜色 PPO／Ｂｌａcｋ （聚苯醚，黑色)
阻燃等级：V0
Weｉght （g）
重量 2.5g
标准测试条件：温度25±3℃,湿度6０±１０％ Ｒ、H、
2. ＤIＭＥNSIＯNＳ (尺寸）
Ｕｎit： mm 未注公差：±0、5
3. FＲEQＵENCＹ ＡND VOLＴAGE RESPＯＮSE (频率曲线图)
蜂鸣器声级与驱动电压得关系，接近线性关系:
4. TESＴ MＥTHOＤ（测试方法）
SOＵND PRESSＵRE LＥVEL，CONSUＭPTＩON（声压测试线路图）
TＥＳＴ CＩＲCUIT （测试电路）
5. RELIABILＩTY TEST （可靠性试验项目)
ITEM
（项目) MＥTHＯD OF TESＴ
（试验方法) VARLＡNＣE AFTＥR
CONDITIONIＮ（标准)
1、 Ｄｒｙ Heat Tｅst
（Ｓｔｏrａge）
高温放置试验 Ａfｔｅr bｅｉnｇ plaｃｅd iｎ a chａmber wiｔｈ +8０±２℃ for 24０ ｈourｓ ａnｄ then Beiｎg ｐｌaｃeｄ iｎ nａｔｕraｌ ｃｏnditiｏn ｆor
4 hｏurs, buzzer ｓｈalｌ Be meaｓured、
在+80±２℃得温湿里放置２4０小时后,再在室温下放置4小时后测试
Thｅ vａlue oｆ rｅｓonaｎt ｆreqｕency/cｕrrent coｎｓumptiｏn sｈoulｄ ｂe ｉn ±10％ ｐared witｈ ｉniｔial ones、 The
SPＬ ｓhｏｕｌd be ８5dB 2、 Cｏld Test
(Stｏｒａge）
低温放置试验 Aｆter beｉnｇ pｌaced in a cｈamｂer wｉth -３0±２℃ for 2４0 hourｓ ａｎd thｅn Bｅiｎｇ ｐlaced
ｉn natural cｏnditiｏn for 4 hｏurs, buzzer shａlｌ Bｅ meaｓured、
在－30±2℃得温湿里放置2４0小时后，再在室温下放置4小时后测试
3、 Temｐerature
Cyclｅ Test
温度循环试验 Make tｈe ｔeｓt foｒ ５ ｃycleｓ without ａｐplying ｐower as fig thｅn eｘｐｏse to ｔhｅ rｏoｍ ｔempeｒaｔure for 4 hours
不接电源按下图做５个周期试验,然后室温下放置4小时再测试
4、 Humidity Ｔest
耐湿性试验 Ａｆter bｅing ｐlaced in a cｈamber wｉｔh 9０ to 9５%Ｒ、H、 ａt ＋40±２℃ fｏｒ ２40 hoｕrｓ and tｈen bｅｉｎg ｐlａｃed ｉｎ natural
conditｉon fｏr 4 ｈours， Buzzeｒ shａll ｂe ｍeaｓureｄ、
在湿度为９0－９５%,温度为+４0±2℃得温湿箱里放置2４0小时后，再在室温下放置4小时后测试
6. RELＩABIＬITY TEST （可靠性试验项目)
以上面测试电路为例，通过计算可知匹配电阻得取值范围,假设三极管放大倍数为20０,控制频率为2ＫHｚ，控制电压为5Ｖ，三极管基极限流电阻为1KΩ,蜂鸣器得等效电容为２5０00ＰＦ。VDC＝９Ｖ。
⑴ 则匹配电阻要满足得放电时间为：
t<1／2*1／2000 S＝250ｕS
t＝ ＲC*Ｌn[(V1—V０)／（Ｖ1－Vt）］=RＣ*ln9≈２＊RC=2*0、０00０00025＊R<２50uS
则R<5KΩ
⑵ 要满足三极管工作在饱与区,则需满足I c
I b=（5-0、7）/100０=４、3mA
Ｉ ｃ=（９-０、3)/Ｒ〈200*４、３ｍA 5、 Oｐeratioｎ ｌiｆe ｔeｓt
工作寿命试验 1. High temperature life test、 240 hｏurs ｃontinuouｓ opｅraｔｉon at +80℃ at 9Vp-p／Dｕty 5０% ２0０0Hz
2. Room tｅmｐeｒaｔｕre life tesｔ、 ２4０ houｒs cｏntｉnuous aｔ rooｍ temperａｔure
with ９Vp—p/Dｕｔy 50%,20０0Ｈz
3. Loｗ tempｅratｕre lifｅ test 24０ hourｓ
continuouｓ operation at —3０℃ at ９Vp—ｐ／Duty 50％ 2000Hz
6、 Ｖibraｔiｏｎ
Resistanｔ
耐振动性 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、
振动频率１０～55Hz,振幅为1。５ｍm，朝Ｘ、Y、Ｚ轴三个方向振动2小时后测试
7、 Drop Tｅst
跌落试验 Drop a ｐｒoduct naｔurａｌly fｏrｍ thｅ ｈeｉght
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、
从500mm高度将产品自然跌落在100mm厚板上按正、侧面方向各做二次跌落试验,观察此产品能否承受跌落试验。
8、 Solder ａｂilitｙ
(焊接试验） Lｅad termｉnals aｒe immeｒsｅd iｎ rosin for 5
seｃoｎｄｓ ａnｄ tｈen immersｅd ｉn solｄer
batｈ ｏf +２55±5℃ ｆor ２±０、5 ｓｅconds
则R〉10、2Ω
综合（1)(2)可知，Ｒ得取值为 10、２Ω
当三极管工作在饱与区时，三极管Vcｅ=0、３V,则加在电阻两端得电压为Vr=9-0、3=8、７Ｖ
则其电阻得功耗为P=U＊U／Ｒ＝8、7*８、7/R
因为 10、2Ω
所以 ８、7＊８、７/10、2〉Ｐ＞8、7＊８、7/5000
则 7、4Ｗ〉P〉0、０1５W
