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要發出聲音?這還不簡單?用個喇叭就行了唄!
確實, 音響用的是喇叭, 手機用的也是喇叭。 但實際物聯網產品和智慧硬體產品開發的時候, 喇叭並不是唯一的選擇, 大部分時候喇叭甚至不是最合適的選擇。
喇叭:
又稱揚聲器、Speaker, 是大家見的最多的發聲器件。
優點:能發出人聲和音樂, 聲音大。
缺點:體積大, 需要音訊DAC和功放。
手機上常見的0.8W 15x11mm方形鋁箔喇叭
蜂鳴器:
Buzzer。 常用於各種只會“嘀嘀”叫的地方。 例如共用單車鎖、電腦主機殼等。
優點:便宜, 體積比喇叭小, 聲音比小喇叭大。
缺點:不能發出音樂和人聲。
蜂鳴片
全稱壓電蜂鳴片, 和蜂鳴器類似, 但不是用電流驅動的, 而是用電壓驅動的。
優點:功耗非常低, 超薄
缺點:不能發出音樂和人聲, 聲音不大, 驅動電壓高。
所有的發出聲音的元器件, 都是利用電能, 驅動一塊能夠振動的薄膜或金屬片, 推動空氣振動, 產生聲音。 是電能轉化為聲音能量的過程。
因此, 聲音越大, 所需的驅動功率就越大。 驅動電流或驅動電壓就會越大。
同樣, 聲音越大, 所要求的發聲元器件的體積也越大。
例如手機的小喇叭峰值可達5V、0.5A以上, 智能音箱的大喇叭可達15V、1A以上。
喇叭和蜂鳴器, 利用的是電磁原理:電流通過線圈, 產生磁場, 磁場和磁鐵相吸或相斥, 就推動振膜振動產生聲音。 瞬間電流比較大, 上百毫安培。
蜂鳴片, 利用壓電陶瓷片的壓電效應:兩側施加電壓, 陶瓷片就彎曲變形, 電壓反向, 陶瓷片變形方向也跟著反向。 來推動空氣振動產生聲音。
從原理上就看得出來了, 電磁式的依靠振膜振動, 振動量大, 聲音大。 而壓電式蜂鳴片振動量小,
為了讓壓電蜂鳴片發出更大的聲音, 可以提高驅動電壓, 把單片機常用的3V升壓到12V, 聲音就非常大了。 如果只用3V來驅動壓電蜂鳴片, 聲音比3V的電磁式蜂鳴器要小很多!
(大部分蜂鳴器都是電磁式的, 也有少量的壓電式蜂鳴器, 相當於把一個小的壓電蜂鳴片封裝成一個蜂鳴器的樣子。 聲音比電磁式的要小一些, 驅動電壓要求也高。 )
各種應用場景, 怎麼選?
要音樂和人聲,
只能用喇叭。
喇叭的頻率回應特性是很平坦的, 驅動方式上也可以使用波形直接驅動。 而蜂鳴器和蜂鳴片受限於體積和驅動方式, 頻率回應曲線是非常不平坦的, 單獨的頻點可以有較大的聲音, 在其他的頻點發出的聲音會很小,所以不用來做音樂和人聲播放。
嚴格來講,蜂鳴器和蜂鳴片也能發出人聲和音樂聲,但是效果差到幾乎聽不清楚。
簡單提示音,用蜂鳴器/蜂鳴片
對於共用單車鎖這樣的簡單的智慧設備,只需要嘀嘀幾聲做狀態提示,無需播放語音,就不需要用複雜的喇叭了。直接用PWM來驅動一個蜂鳴器就行了,聲音雖然單調但是很大,也不需要任何週邊電路,用起來非常簡單。
如果對設備厚度要求比較高,可以用蜂鳴片,0.5mm左右薄薄的一片,幾乎不占厚度空間。
紐扣電池供電,用蜂鳴片
對於紐扣電池供電的產品,要特別注意,紐扣電池的持續放電電流只有幾mA,不足以驅動電磁式的設備,不能使用電磁蜂鳴片,只能使用壓電蜂鳴片或壓電蜂鳴器。
如果覺得聲音太小,可以把幾節紐扣電池串聯起來,或用升壓電路,使用高電壓驅動蜂鳴片,聲音就特別大了。
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如果對設備厚度要求比較高,可以用蜂鳴片,0.5mm左右薄薄的一片,幾乎不占厚度空間。
紐扣電池供電,用蜂鳴片
對於紐扣電池供電的產品,要特別注意,紐扣電池的持續放電電流只有幾mA,不足以驅動電磁式的設備,不能使用電磁蜂鳴片,只能使用壓電蜂鳴片或壓電蜂鳴器。
如果覺得聲音太小,可以把幾節紐扣電池串聯起來,或用升壓電路,使用高電壓驅動蜂鳴片,聲音就特別大了。
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