Buzzer áp điện là bộ phận điện đơn giản được thiết kế để tạo ra âm thanh. Chúng hoạt động bằng cách sử dụng vật liệu áp điện bị biến dạng khi có điện áp xoay chiều đặt vào chúng. Điện áp làm cho vật liệu rung động nhanh, tạo ra âm thanh.

Bộ rung áp điện là thiết bị phát âm thanh hữu ích, chi phí thấp được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Hầu hết các thiết bị yêu cầu đầu ra âm thanh đơn giản đều sử dụng bộ rung áp điện hoặc từ tính.

Hiệu ứng áp điện

Hiệu ứng áp điện là một bước đột phá khoa học lớn vào năm 1880. Anh em nhà Curie, Jacque và Pierre, đã phát hiện ra rằng một số vật liệu nhất định tạo ra điện tích khi đặt dưới sức căng cơ học. Vật liệu thể hiện tính chất này được gọi là vật liệu áp điện.

Buzzer áp điện sử dụng đặc tính này để tạo ra âm thanh. Thay vì tạo ra điện tích bằng lực tác dụng, còi lại làm ngược lại. Một điện áp được đặt vào vật liệu để tạo ra chuyển động. Một điện áp xoay chiều sẽ liên tục làm biến dạng và biến dạng vật liệu, tạo ra sóng âm.

Loại còi này chứa một đĩa gốm có các điện cực được gắn vào cả hai mặt, bên trong vỏ hoặc hộp bảo vệ.

Sự khác biệt giữa buzzer điện áp và buzzer từ tính

Sự khác biệt giữa buzzer áp điện và buzzer từ là phương pháp chúng sử dụng để tạo ra âm thanh. Chuông từ sử dụng dòng điện xoay chiều bên trong từ trường. Bộ rung Piezo chứa các vật liệu thay đổi hình dạng khi có điện áp xoay chiều.

Buzzer từ sử dụng nguyên lý tương tự như loa phóng thanh. Từ trường được tạo ra khi có dòng điện chạy qua cuộn dây. Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây làm cho từ trường thay đổi hướng liên tục. Khi kết hợp với từ trường vĩnh cửu (được tạo ra bởi một phần tử từ tính trong còi), điều này làm cho cuộn dây rung nhanh, tạo ra âm thanh.

Cách tạo một mạch buzzer đơn giản

Một mạch buzzer đơn giản rất dễ thực hiện và không đòi hỏi nhiều linh kiện hoặc kiến thức chuyên môn. Bộ rung từ chỉ cần có nguồn điện, công tắc và chính bộ rung. Đối với bộ rung gốm áp điện, mạch điện cần có một cơ chế làm cho bộ rung bật và tắt theo chu kỳ. Chuyển động lặp đi lặp lại này là cần thiết để tạo ra âm thanh.

Các thành phần tối thiểu là:

• Nguồn điện
• Buzzer áp điện
• Bóng bán dẫn
• Điện trở (xem sơ đồ mạch)
• Công tắc
• Dây kết nối

Sơ đồ mạch buzzer áp điện

Sử dụng sơ đồ mạch còi áp điện đơn giản này để chọn và kết nối các thành phần phù hợp cho mạch của bạn.

Breadboard rất hữu ích cho các loại dự án này vì chúng cho phép kết nối các thành phần nhanh chóng và dễ dàng.

Trình điều khiển còi áp điện

Buzzer từ có cơ chế sẵn có để chuyển động màng ngăn xen kẽ. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó sẽ di chuyển và 'ngắt' kết nối, khiến nó quay trở lại vị trí ban đầu và chu kỳ bắt đầu lại.

Buzzer áp điện yêu cầu chuyển động xen kẽ tương tự để tạo ra rung động âm thanh trong không khí. Bộ tạo âm áp điện sử dụng một thiết kế mạch cụ thể để đạt được hiệu ứng này. Mạch này được gọi là trình điều khiển còi áp điện

Khi mạch điều khiển được bật, điện áp trên phần tử áp điện làm cho nó chuyển động nhưng cũng nối đất cho đế bóng bán dẫn. Điều này sẽ tắt bóng bán dẫn và còi Piezo. Khi họ trở lại vị trí ban đầu, chu kỳ sẽ bắt đầu lại ngay lập tức.

Công dụng của buzzer điện

Bạn có thể sử dụng buzzer điện trong bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu đầu ra âm thanh, bao gồm báo thức, điện thoại. Âm thanh không cần phải được coi là 'buzz': có thể tạo ra nhiều âm sắc và nốt nhạc khác nhau.

Tùy thuộc vào thiết kế mạch, còi có thể tạo ra một âm thanh ngắn hoặc một tiếng ồn dài cho đến khi mạch được đặt lại. Tính linh hoạt này dẫn đến một loạt các ứng dụng như:

Với Arduino, bạn có thể phát ra được nhạc. Nhạc được phát ra dưới dạng các sóng có tần số khác nhau, chúng tôi đã tập hợp các tần số dưới dạng tên các nốt nhạc. Và qua ví dụ này, bận sẽ biết cách phát nhạc từ Arduino và làm ra nhạc cho Arduino!

Phần cứng

• Arduino Uno
• 1 x Loa (bạn có thể lấy từ thùng loa cũ hoặc từ đồ chơi có nhạc, loại nào cũng được) hoặc 1 buzzer (mua ngoài tiệm khoảng 5k)
• 1 điện trở 100 ohm

Lắp mạch

Giải thích và lập trình

Đoạn code sau đây bao gồm thêm một file khác tên là pitch.h, tập tin này bao gồm một số ghi chú nhất định mà bạn thường sử dụng. Nó rất hữu ích cho việc sử dụng tạo nhạc sau này. Để tạo ra file mới, kích vào nút "New Tab"

/*

• đây là các hằng số mở, nếu bạn dùng các biến trong này thì
• mới tốn dung lợng bộ nhớ, nếu không thì không sao cả */

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

Bây giờ trong file chính, bạn dán đoạn code sau, trong code đã có hướng dẫn rất cụ thể, bạn tham khảo nhé!