Buzzer attivo, 5V, diametro 12 mm, 85 dB

Questo tutorial utilizza la scheda Arduino Uno R3, alimentata dal computer tramite il cavo USB. Il buzzer attivo da 5 V con diametro di 12 mm ha al suo interno un piccolo oscillatore, quindi emette da solo un tono fisso quando gli viene applicata tensione continua.

Lo utilizzate in progetti per segnalazioni sonore, ad esempio la conferma della pressione di un pulsante, allarmi, avvisi di superamento di una soglia o campanelli.

Come funziona:

Un buzzer passivo è solo un trasduttore. Ha bisogno di un segnale alternato dal microcontrollore, e l'altezza del suono dipende dalla frequenza di quel segnale. Il buzzer attivo ha in più il circuito oscillatore, quindi per il suono gli applicate 5 V continui, e quando la tensione viene tolta il suono si interrompe. Il tono ha una frequenza fissa di circa 2.3 - 2.4 kHz, e il volume è di almeno 85 dB a 10 cm.

Per questo motivo il programma comanda il buzzer con digitalWrite(8, HIGH) per il suono e digitalWrite(8, LOW) per il silenzio. La funzione tone() non è necessaria e non cambia l'altezza del suono. Il ritmo dei bip lo stabilite con la durata in cui il pin resta in HIGH e in LOW.

Il consumo nominale è di massimo 30 mA a 5 V. Un pin del microcontrollore ATmega328P della Arduino Uno sopporta al massimo 40 mA, mentre il valore consigliato è di 20 mA. Collegato direttamente, il buzzer si trova sotto il limite assoluto ma sopra il valore consigliato. Per prove brevi il collegamento diretto è adatto.

Per un funzionamento prolungato o quando non siete sicuri, comandate il buzzer tramite un transistor NPN, ad esempio 2N2222 o BC547, con una resistenza di 1 kΩ sulla base.

Collegamento:

Alimentate la scheda Arduino Uno R3 dal computer tramite il cavo USB. Il buzzer riceve i 5 V direttamente dal pin D8, che lavora a livello logico di 5 V, quindi non avete bisogno di un convertitore di livello. Rispettate la polarità, perché un buzzer collegato al contrario non emette alcun suono. Il pin positivo è quello più lungo ed è contrassegnato con il simbolo + sull'etichetta sopra.

Se sulla faccia superiore del buzzer è incollata l'etichetta con il testo REMOVE SEAL AFTER WASHING, potete rimuoverla dopo la saldatura o il lavaggio, perché il buzzer suona più forte senza di essa.

Scheda e librerie:

In Arduino IDE selezionate da Tools > Board la scheda Arduino Uno, dal pacchetto Arduino AVR Boards, che è installato di default con Arduino IDE. Se non lo avete, lo aggiungete da Boards Manager. In Tools > Port scegliete la porta COM o tty della scheda. Il programma non utilizza alcuna libreria, quindi non è necessario installarne nessuna.

Codice:

Il programma seguente fa emettere al buzzer dei bip brevi, poi una pausa più lunga, e stampa ogni passo sul monitor seriale.

/*
  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
  }
}

Come funziona il codice:

La costante BUZZER_PIN ha valore 8 e indica il pin a cui è collegato il pin + del buzzer. Le costanti BEEP_MS, PAUSE_MS e LONG_PAUSE_MS stabiliscono la durata di un bip, la durata della pausa tra i bip e la pausa più lunga dopo un gruppo di bip, in millisecondi. La variabile beepCount conta i bip emessi.

Nella funzione setup() il pin 8 viene configurato come uscita con pinMode(), poi viene portato a LOW, affinché il buzzer non suoni all'avvio. Sempre qui viene aperta la porta seriale a 9600 baud e viene visualizzato un messaggio di avvio.

Nella funzione loop() il programma porta il pin a HIGH, attende BEEP_MS, poi lo porta a LOW. A ogni bip beepCount aumenta e viene stampato un messaggio. Dopo ogni gruppo di tre bip c'è una pausa più lunga, e dopo gli altri bip una pausa breve, in modo che distinguiate chiaramente il ritmo.

Risultato:

Aprite il Serial Monitor da Arduino IDE e impostate la velocità a 9600 baud. A ogni messaggio del tipo Beep ON sentite un bip breve, mentre con Beep OFF il buzzer tace. Esempio di output:

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

Problemi frequenti:

Il buzzer non emette alcun suono. La causa più comune è la polarità invertita oppure un contatto debole. Verificate che il pin lungo, contrassegnato con +, vada a D8 e il pin corto a GND. Controllate anche che i fili siano inseriti bene nei connettori.

Il buzzer suona in continuo, anche dopo il caricamento del programma. Se il pin + è collegato per errore a 5 V invece che a D8, il buzzer riceve tensione in permanenza. Spostate il filo su D8 e verificate che il programma sia stato caricato.

Il suono è debole o ovattato. L'etichetta sulla faccia superiore copre il foro acustico. Rimuovetela dopo la saldatura e il lavaggio. Montate il buzzer in modo che il foro non sia bloccato dal contenitore o da un filo.

La scheda si riavvia oppure il pin si scalda durante un funzionamento prolungato. Il buzzer consuma fino a 30 mA, oltre il valore consigliato di 20 mA per un pin dell'ATmega328P. Comandate il buzzer tramite un transistor NPN, ad esempio 2N2222 o BC547, con una resistenza di 1 kΩ sulla base, con l'emettitore a GND, il collettore al pin - del buzzer e il pin + a 5 V.

Non compaiono messaggi sul monitor seriale. Verificate che la velocità nel Serial Monitor sia 9600 baud e che in Tools > Port sia selezionata la porta della scheda.

Limitazioni e consigli:

Il buzzer attivo emette un solo tono fisso, di circa 2.3 - 2.4 kHz. Per melodie o toni diversi vi serve un buzzer passivo, comandato con tone().

La tensione nominale è di 5 V continui, e non va applicata tensione alternata. Il ritmo dei bip lo modificate con le durate BEEP_MS, PAUSE_MS e LONG_PAUSE_MS.

Potete realizzare un allarme che suona quando un valore letto da un sensore supera una soglia, oppure un segnale sonoro di conferma alla pressione di un pulsante. In questo caso utilizzate il transistor NPN per il funzionamento prolungato.