Aktiver Buzzer, 5V, Durchmesser 12 mm, 85 dB

Dieses Tutorial verwendet das Arduino-Uno-R3-Board, das über das USB-Kabel vom Computer mit Strom versorgt wird. Der aktive Buzzer mit 5 V und 12 mm Durchmesser enthält im Gehäuse einen kleinen Oszillator, daher erzeugt er selbst einen festen Ton, sobald Gleichspannung anliegt.

Sie setzen ihn in Projekten für akustische Signale ein, zum Beispiel zur Bestätigung eines Tastendrucks, für Alarme, Warnungen beim Überschreiten eines Grenzwerts oder als Klingel.

Funktionsweise:

Ein passiver Buzzer ist lediglich ein Wandler. Er benötigt ein Wechselsignal vom Mikrocontroller, und die Tonhöhe hängt von der Frequenz dieses Signals ab. Der aktive Buzzer besitzt zusätzlich die Oszillatorschaltung, daher legen Sie für den Ton 5 V Gleichspannung an, und beim Abschalten der Spannung verstummt er. Der Ton hat eine feste Frequenz von etwa 2.3 - 2.4 kHz, und die Lautstärke beträgt mindestens 85 dB in 10 cm Abstand.

Aus diesem Grund steuert das Programm den Buzzer mit digitalWrite(8, HIGH) für Ton und digitalWrite(8, LOW) für Stille. Die Funktion tone() ist nicht nötig und ändert die Tonhöhe nicht. Den Rhythmus der Pieptöne bestimmen Sie über die Dauer, in der der Pin auf HIGH und auf LOW bleibt.

Der Nennstrom beträgt maximal 30 mA bei 5 V. Ein Pin des Mikrocontrollers ATmega328P auf dem Arduino Uno verkraftet maximal 40 mA, der empfohlene Wert liegt bei 20 mA. Direkt angeschlossen liegt der Buzzer unter der absoluten Grenze, aber über dem empfohlenen Wert. Für kurze Tests ist der direkte Anschluss geeignet.

Für den Dauerbetrieb oder wenn Sie unsicher sind, steuern Sie den Buzzer über einen NPN-Transistor an, zum Beispiel 2N2222 oder BC547, mit einem Widerstand von 1 kOhm an der Basis.

Anschluss:

Versorgen Sie das Arduino-Uno-R3-Board über das USB-Kabel vom Computer. Der Buzzer erhält die 5 V direkt vom Pin D8, der mit einem logischen Pegel von 5 V arbeitet, daher benötigen Sie keinen Pegelwandler. Achten Sie auf die Polung, denn ein falsch angeschlossener Buzzer gibt keinen Ton von sich. Der Pluspol ist der längere Pin und auf dem Etikett darüber mit dem Zeichen + markiert.

Falls auf der Oberseite des Buzzers das Etikett mit dem Text REMOVE SEAL AFTER WASHING klebt, können Sie es nach dem Löten oder Waschen abziehen, da der Buzzer ohne es lauter klingt.

Board und Bibliotheken:

Wählen Sie in der Arduino IDE unter Tools > Board das Board Arduino Uno aus dem Paket Arduino AVR Boards, das mit der Arduino IDE installiert wird. Falls Sie es nicht haben, fügen Sie es über den Boards Manager hinzu. Unter Tools > Port wählen Sie den COM- oder tty-Port des Boards. Das Programm verwendet keine Bibliothek, daher muss keine installiert werden.

Der Code:

Das Programm unten lässt den Buzzer kurze Pieptöne ausgeben, danach eine längere Pause, und zeigt jeden Schritt im seriellen Monitor an.

/*
  Active buzzer 5 V, 12 mm - beep test
  Board: Arduino Uno (Tools > Board > Arduino AVR Boards > Arduino Uno)
  Libraries: none needed
  Wiring:
    Buzzer + (long lead, marked with +) -> Arduino D8
    Buzzer - (short lead)               -> Arduino GND (digital header, next to AREF)
*/
const int BUZZER_PIN = 8;                   // Digital pin that drives the buzzer
const unsigned long BEEP_MS = 200;          // Duration of one beep in milliseconds
const unsigned long PAUSE_MS = 300;         // Pause between beeps in milliseconds
const unsigned long LONG_PAUSE_MS = 1500;   // Longer pause after a group of beeps
int beepCount = 0;                          // Number of beeps emitted so far
void setup() {
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);              // Set the buzzer pin as output
  digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW);            // Make sure the buzzer is silent at start
  Serial.begin(9600);                       // Start the serial monitor at 9600 baud
  Serial.println("Active buzzer test started");
}
void loop() {
  beepCount++;                              // Count this beep
  digitalWrite(BUZZER_PIN, HIGH);           // Apply 5 V: the built-in oscillator makes the sound
  Serial.print("Beep ");
  Serial.print(beepCount);
  Serial.println(" ON");
  delay(BEEP_MS);                           // Keep the buzzer on for the beep duration
  digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW);            // Remove the voltage: the buzzer goes silent
  Serial.print("Beep ");
  Serial.print(beepCount);
  Serial.println(" OFF");
  if (beepCount % 3 == 0) {
    delay(LONG_PAUSE_MS);                   // Longer pause after every third beep
  } else {
    delay(PAUSE_MS);                        // Short pause between beeps
  }
}

So funktioniert der Code:

Die Konstante BUZZER_PIN hat den Wert 8 und gibt den Pin an, an dem der Pluspol des Buzzers angeschlossen ist. Die Konstanten BEEP_MS, PAUSE_MS und LONG_PAUSE_MS legen die Dauer eines Pieptons, die Pause zwischen den Pieptönen und die längere Pause nach einer Gruppe von Pieptönen in Millisekunden fest. Die Variable beepCount zählt die ausgegebenen Pieptöne.

In der Funktion setup() wird Pin 8 mit pinMode() als Ausgang konfiguriert und danach auf LOW gesetzt, damit der Buzzer beim Start nicht ertönt. Ebenfalls hier wird die serielle Schnittstelle mit 9600 Baud geöffnet und eine Startmeldung ausgegeben.

In der Funktion loop() setzt das Programm den Pin auf HIGH, wartet BEEP_MS und setzt ihn dann auf LOW. Bei jedem Piepton erhöht sich beepCount und es wird eine Meldung ausgegeben. Nach jeder Gruppe von drei Pieptönen folgt eine längere Pause, und nach den übrigen Pieptönen eine kurze Pause, damit Sie den Rhythmus deutlich unterscheiden können.

Ergebnis:

Öffnen Sie den Serial Monitor der Arduino IDE und stellen Sie die Geschwindigkeit auf 9600 Baud ein. Bei jeder Meldung des Typs Beep ON hören Sie einen kurzen Piepton, bei Beep OFF schweigt der Buzzer. Beispielausgabe:

Active buzzer test started
Beep 1 ON
Beep 1 OFF
Beep 2 ON
Beep 2 OFF
Beep 3 ON
Beep 3 OFF
Beep 4 ON
Beep 4 OFF
Beep 5 ON
Beep 5 OFF

Häufige Probleme:

Der Buzzer gibt keinen Ton von sich. Die häufigste Ursache ist eine vertauschte Polung oder ein lockerer Kontakt. Prüfen Sie, ob der lange Pin, der mit + markiert ist, an D8 liegt und der kurze Pin an GND. Kontrollieren Sie außerdem, ob die Kabel richtig in den Steckern sitzen.

Der Buzzer ertönt dauerhaft, auch nach dem Hochladen des Programms. Falls der + Pin versehentlich statt an D8 an 5 V angeschlossen ist, erhält der Buzzer ständig Spannung. Stecken Sie das Kabel auf D8 um und prüfen Sie, ob das Programm erfolgreich hochgeladen wurde.

Der Ton ist schwach oder gedämpft. Das Etikett auf der Oberseite verdeckt die Schallöffnung. Ziehen Sie es nach dem Löten und Waschen ab. Montieren Sie den Buzzer so, dass die Öffnung nicht durch das Gehäuse oder ein Kabel verdeckt wird.

Das Board setzt sich zurück oder der Pin wird bei längerem Betrieb warm. Der Buzzer verbraucht bis zu 30 mA, über dem empfohlenen Wert von 20 mA für einen Pin des ATmega328P. Steuern Sie den Buzzer über einen NPN-Transistor an, zum Beispiel 2N2222 oder BC547, mit einem Widerstand von 1 kOhm an der Basis, mit dem Emitter an GND, dem Kollektor am - Pin des Buzzers und dem + Pin an 5 V.

Im seriellen Monitor erscheinen keine Meldungen. Prüfen Sie, ob die Geschwindigkeit im Serial Monitor auf 9600 Baud steht und unter Tools > Port der Port des Boards ausgewählt ist.

Einschränkungen und Tipps:

Der aktive Buzzer gibt nur einen festen Ton von etwa 2.3 - 2.4 kHz aus. Für Melodien oder verschiedene Töne brauchen Sie einen passiven Buzzer, der mit tone() angesteuert wird.

Die Nennspannung beträgt 5 V Gleichspannung, eine Wechselspannung darf nicht angelegt werden. Den Rhythmus der Pieptöne ändern Sie über die Dauern BEEP_MS, PAUSE_MS und LONG_PAUSE_MS.

Sie können darauf aufbauen und einen Alarm bauen, der ertönt, wenn ein von einem Sensor gelesener Wert einen Grenzwert überschreitet, oder ein akustisches Bestätigungssignal beim Drücken einer Taste. Verwenden Sie in diesem Fall für den Dauerbetrieb den NPN-Transistor.