Arduino - Piezo-Buzzer
In diesem Tutorial lernen wir, wie man den Buzzer mit Arduino verwendet. Im Detail werden wir lernen:
- Aktiver Buzzer vs Passiver Buzzer
- Wie ein Buzzer funktioniert
- Wie man den Piezo-Buzzer an Arduino anschließt
- Wie man Arduino programmiert, um den Piezo-Buzzer zu steuern und Töne bzw. Melodien zu erzeugen
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables STEM V3 Starter-Kit (Arduino enthalten) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
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Über Buzzer
Die Buzzer werden verwendet, um Töne, Pieptöne oder sogar die Melodie eines Songs zu erzeugen. Sie sind in mehreren Typen erhältlich, die sich durch unterschiedliche Merkmale auszeichnen. Lassen Sie uns diese Kategorien anhand der folgenden Merkmale untersuchen:
- Steuerungsmethode:
- Aktive Buzzer
- Passive Buzzer
- Schallerzeugungsmechanismus:
- Piezo-Buzzer
- Normale Buzzer
- Betriebsspannung:
- Niederspannung (3-5 V)
- Hochspannung (12 V)
- Aktiver Buzzer:
- Erzeugt Ton, wenn eine Spannung angelegt wird.
- Benötigt ein kontinuierliches elektrisches Signal, um Ton zu erzeugen.
- Leichter zu verwenden und erfordert nur eine Spannungsquelle.
- Wird typischerweise in einfachen Alarmanwendungen verwendet.
- Passiver Buzzer:
- Benötigt ein externes oszillierendes Signal, um Ton zu erzeugen.
- Kann verschiedene Töne erzeugen, indem die Eingangsfrequenz geändert wird.
- Erfordert komplexere Schaltungen, um betrieben zu werden.
- Wird häufig in musikalischen Anwendungen und Tonerzeugungsaufgaben verwendet.
- Piezo-Buzzer:
- Verwendet piezoelektrische Kristalle.
- Produziert hochfrequente, klare Töne.
- Vielseitig mit verschiedenen Tönen und Frequenzen.
- Effizient und wird häufig in Alarmanlagen und Musikinstrumenten verwendet.
- Standard-Buzzer:
- Verwendet elektromagnetische Spulen.
- Produziert einfache, summende Töne.
- Begrenzte Tonvariationen.
- Wird in einfacheren Anwendungen wie Türklingeln und einfachen Alarmen verwendet.
- Wenn Sie diesen Buzzer direkt an einen Arduino-Pin anschließen, erzeugt er einen normalen Ton – geeignet als akustische Anzeige wie Tastaturton
- Wenn Sie diesen Buzzer über ein Relais an eine Hochspannung anschließen, erzeugt er einen lauten Ton – geeignet als Warnsignal
- Negativer (-) Pin: Verbinde diesen Pin mit GND (0 V).
- Positiver (+) Pin: Dieser Pin empfängt das Steuersignal vom Arduino, entweder direkt oder über ein Relais.
- GND-Pin: Verbinden Sie diesen Pin mit GND (0 V).
- VCC-Pin: Verbinden Sie diesen Pin mit einer Stromversorgung (5 V oder 3,3 V).
- I/O-Pin: Dieser Pin empfängt das PWM-Steuersignal vom GPIO-Pin des ESP32.
- Wenn VCC an den positiven Pin angeschlossen wird, erzeugt der Piezo-Buzzer einen konstanten Ton.
- Wird am positiven Pin eine Rechteckwelle mit der angegebenen Frequenz (und 50 % Tastverhältnis) erzeugt, erzeugt der Piezo-Buzzer Töne. Eine unterschiedliche Frequenz erzeugt einen anderen Ton. Durch das Ändern der Frequenz des Signals am positiven Pin können wir die Melodie eines Liedes erzeugen.
- Im Gegensatz zum aktiven Summer erzeugt der passive Summer, wenn man lediglich VCC an den positiven Pin anschließt, keinen konstanten Ton.
- Wie beim aktiven Summer erzeugt der Piezo-Summer Töne, wenn am positiven Pin eine Rechteckwelle mit der angegebenen Frequenz (und 50%-Tastverhältnis) erzeugt wird. Unterschiedliche Frequenzen erzeugen unterschiedliche Töne. Durch Ändern der Frequenz des Signals am positiven Pin können wir die Melodie eines Liedes erzeugen.
Schauen wir uns mehr Details an.
Aktiver Buzzer vs Passiver Buzzer
Piezo-Buzzer vs Normaler Buzzer
Auf dem Markt gibt es einen 3V-24V aktiven Buzzer, den Sie als 3-5V aktiven Buzzer oder Hochspannungs-Buzzer (12V...) verwenden können.
In diesem Tutorial geht es um 3-5V aktive und passive Piezo-Buzzer. Für einen 12V-Buzzer lesen Sie bitte das Arduino - 12V-Buzzer-Tutorial.
Pinbelegung
Buzzer-Pinbelegung
Ein Standard-Buzzer hat typischerweise zwei Pins:
Piezo-Buzzer-Modul Pinbelegung
Ein Piezo-Buzzer-Modul umfasst in der Regel drei Pins:
Wie ein aktiver Summer funktioniert
Wie ein passiver Summer funktioniert
Verdrahtungsdiagramm
- Die Verkabelung zwischen dem Arduino und dem Piezo-Buzzer
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
- Die Verkabelung zwischen Arduino und Piezo-Buzzer-Modul
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Wie programmiert man einen Buzzer
Dank der Arduino-Bibliothek ist das Abspielen einer Melodie einfach. Wir müssen NICHT wissen, wie man das Rechtecksignal erzeugt. Wir müssen nur zwei Funktionen verwenden: tone() und noTone() aus der Bibliothek.
Arduino-Code
/*
* Dieser Arduino Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino/arduino-piezo-buzzer
*/
#include "pitches.h"
#define BUZZER_PIN 8 // The Arduino pin connected to the buzzer
// notes in the melody:
int melody[] = {
NOTE_C4, NOTE_G3, NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3, 0, NOTE_B3, NOTE_C4
};
// note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc.:
int noteDurations[] = {
4, 8, 8, 4, 4, 4, 4, 4
};
void setup() {
// iterate over the notes of the melody:
for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
// to calculate the note duration, take one second divided by the note type.
//e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
tone(BUZZER_PIN, melody[thisNote], noteDuration);
// to distinguish the notes, set a minimum time between them.
// the note's duration + 30% seems to work well:
int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
delay(pauseBetweenNotes);
// stop the tone playing:
noTone(BUZZER_PIN);
}
}
void loop() {
// no need to repeat the melody.
}
Schnelle Schritte
- Verbinden Sie Arduino über ein USB-Kabel mit dem PC.
- Öffnen Sie die Arduino IDE, wählen Sie das richtige Board und den richtigen Port aus.
- Kopieren Sie den obigen Code und öffnen Sie ihn mit der Arduino IDE.
- Erstellen Sie die pitches.h-Datei in der Arduino IDE durch:
- Entweder klicken Sie auf die Schaltfläche direkt unter dem Symbol des seriellen Monitors und wählen Sie New Tab, oder verwenden Sie die Tasten Ctrl+Shift+N.
- Geben Sie den Dateinamen pitches.h ein und klicken Sie auf die OK-Schaltfläche.
- Kopieren Sie den untenstehenden Code und fügen Sie ihn in die erstellte Datei pitches.h ein.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Upload in der Arduino-IDE, um Code auf Arduino hochzuladen.
- Genieße die Melodie.
/*************************************************
* Public Constants
*************************************************/
#define NOTE_B0 31
#define NOTE_C1 33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1 37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1 41
#define NOTE_F1 44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1 49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1 55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1 62
#define NOTE_C2 65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2 73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2 82
#define NOTE_F2 87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2 98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2 110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2 123
#define NOTE_C3 131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3 147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3 165
#define NOTE_F3 175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3 196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3 220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3 247
#define NOTE_C4 262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4 294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4 392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4 440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5 587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5 659
#define NOTE_F5 698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5 784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5 880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5 988
#define NOTE_C6 1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6 1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6 1319
#define NOTE_F6 1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6 1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6 1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6 1976
#define NOTE_C7 2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7 2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7 2637
#define NOTE_F7 2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7 3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7 3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7 3951
#define NOTE_C8 4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8 4699
#define NOTE_DS8 4978
Arduino-Code ändern
Nun werden wir den Code modifizieren, um das Lied „Jingle Bells“ abzuspielen.
Wir müssen nur die Werte zweier Arrays ändern: int melody[] und int noteDurations[].
/*
* Dieser Arduino Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino/arduino-piezo-buzzer
*/
#include "pitches.h"
#define BUZZER_PIN 8 // The Arduino pin connected to the buzzer
// notes in the melody:
int melody[] = {
NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_G5, NOTE_C5, NOTE_D5,
NOTE_E5,
NOTE_F5, NOTE_F5, NOTE_F5, NOTE_F5,
NOTE_F5, NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5, NOTE_E5,
NOTE_E5, NOTE_D5, NOTE_D5, NOTE_E5,
NOTE_D5, NOTE_G5
};
// note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc, also called tempo:
int noteDurations[] = {
8, 8, 4,
8, 8, 4,
8, 8, 8, 8,
2,
8, 8, 8, 8,
8, 8, 8, 16, 16,
8, 8, 8, 8,
4, 4
};
void setup() {
// iterate over the notes of the melody:
int size = sizeof(noteDurations) / sizeof(int);
for (int thisNote = 0; thisNote < size; thisNote++) {
// to calculate the note duration, take one second divided by the note type.
//e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
tone(BUZZER_PIN, melody[thisNote], noteDuration);
// to distinguish the notes, set a minimum time between them.
// the note's duration + 30% seems to work well:
int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
delay(pauseBetweenNotes);
// stop the tone playing:
noTone(BUZZER_PIN);
}
}
void loop() {
// no need to repeat the melody.
}
※ Notiz:
Der obige Code verwendet die Funktion delay(). Dies blockiert den restlichen Code während des Abspielens der Melodie. Um zu verhindern, dass anderer Code blockiert wird, verwenden Sie stattdessen die ezBuzzer-Bibliothek. Diese Bibliothek ist dafür konzipiert, mit einem Buzzer zu piepen oder eine Melodie abzuspielen, ohne den restlichen Code zu blockieren.
Video Tutorial
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Fordere dich heraus
- Verwende den Piezo-Buzzer, um das Lied zu spielen, das du liebst
- Erzeuge automatisch einen Alarm, wenn sich jemand deinen wertvollen Gegenständen nähert.
- Hinweis: Siehe Arduino - Motion Sensor.