多くのエンジニアリングプロジェクトに携わる中で、ブザーを目にすることがあります。しかし、ブザーの回路がわからないという方もご安心ください。
ブザー回路
出典
ウィキメディア・コモンズ
ブザーは、ユーザーと機器の間で音声情報を伝達するための最も一般的な方法の1つです。しかし、ブザー回路の設計プロセスは、厄介なことがあります。設計は、簡単なものから非常に複雑なものまで様々です。
この記事では、ブザーの設計プロセスの内訳と、電子プロジェクトを開始するために必要なすべてのものを得ることができます。
準備はできましたか？学びましょう
1.ブザー回路の動作原理
ブザーは、音声信号を音信号に変換することができるサウンドデバイスです。ブザーは、直流（DC）を電源とする単純な回路のようなものです。また、アラームやプリンター、パソコンなど、チャイム音を出す電子製品など、用途に応じて使い分けることができます。
さらに、ブザーには大きく分けて2種類あり、電磁ブザーと圧電ブザーがあります。そこで、ブザー回路の動作原理を説明するために、この2つのタイプに分けて説明します。
1.1 圧電ブザー回路の動作原理
圧電ブザーは、圧電効果を持つセラミックスを利用してパルスを発生させています。このパルスが電流となり、金属板の振動を利用してブザー音を発生させる。
このブザーの主な部品は、共振箱、圧電板、ハウジング、インピーダンスマッチャーなどです。さらに、圧電ブザーの中には、発光するダイオードを搭載しているものもあります。
さらに、マルチレゾネータ部品は、トランジスタやIC（集積回路）で動作します。したがって、この回路の電源（通常は直流電圧1.5～2.5）を入れると、発振が起こります。その結果、マルチレゾネータは1.5〜2.5kHzの音声信号を出力として発生する。このとき、インピーダンスマッチャーが動き出す。
つまり、マッチャーが圧電板を動かして音声信号を作り出すことになる。また、圧電板の多くは、ニオブ酸マグネシウム鉛やチタン酸ジルコン酸の圧電セラミックスで製造されている。さらに、セラミックの両面を銀の電極が取り囲んでいる。
圧電ブザー
1.2 電磁式ブザー回路の動作原理
一方、磁気ブザーは、発振器、振動板、ソレノイドコイル、ハウジング、磁石を主要部品として構成されている。この磁気ブザー回路の電源を入れると、発振器が音声信号を発生し、ソレノイドコイルに信号を送り、磁界を発生させます。
興味深いのは、ここで振動板が登場することです。この部品が周期的に振動し、磁石とソレノイドコイルの作用で音を出すのです。このようにして、磁気ブザーは2～4kHzの出力を発生する。
電子回路は音が良いので、音楽や音声などの用途に最適です。
電磁ブザー
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ウィキメディア・コモンズ
ピエゾブザーと磁気ブザーの他に、アクティブブザーとパッシブブブザーの回路があります。アクティブブザーは発振器を持ち、通電することで音を発生させます。直流電流を特定の周波数のパルス信号に変換して動作させるのが一般的です。
しかし、パッシブブザーは発振器や直流信号を使って音を出すわけではありません。しかし、磁気回路が一定なので2k〜5kの矩形波で駆動することができます。
2.ブザー回路の部品選定
ブザー回路は使用電流が大きいので、アンプ回路で駆動する必要があります。そこで、ブザー回路には、一般的に次のような部品があります。
ブザー
発音体の両端にパッシブブザー（矩形波）やアクティブブザー（直流電圧）を適用する場合、5つのことが不可欠になります。形状寸法、動作電流、音の方向、駆動方式、動作周波数です。さらに、必要なものに応じて、必要なパラメータを選択することができます。
フリーホイーリングダイオード
ブザーは誘導性素子です。したがって、その電流を変更することはできません。しかし、フリーホイーリングダイオードを使用することで、連続電流を安定してモニターすることができます。そうしないと、駆動用三極管を損傷し、回路システム全体が破壊される可能性があります。どのように？フリーホイーリングダイオードがないと、ブザー回路は数十ボルトの高いスパイクを発生させることができます。
フィルターコンデンサ
ブザー電流が他の部分に与える影響をフィルタリングし、AC電源の供給を改善する部品です。
三極管
ベースが高くなると、三極管が飽和状態になります。その結果、ブザーは音を発します。しかし、ベースがLowになると、三極管は閉状態になります。そのため、音が出なくなります。
3.ブザー回路の作り方
それでは、タイマー集積回路NE555とスピーカー、可変抵抗器・コンデンサを使った簡単な回路を紹介します。
簡単なブザー回路
回路構成
この回路に必要な部品は以下の通りです。
ブレッドボード (1)
555タイマーIC (1)
9V電池 (1)
スピーカー(8Ω) (1)
15k抵抗 (1)
5.6k の抵抗 (1)
接続用ワイヤー (1)
0.1uF キャパシタ (1)
100uF コンデンサ (2)
1k 可変抵抗器 (1)
使用方法
この基本回路の作り方を5つのステップで見てみましょう。
ステップ1．組み立て
この回路で最も重要なのはIC555で、このIC555がすべてを制御しているからです。そこで、まず555タイマーICを基板の真ん中に貼り付けます。
次に、コンデンサを接続する必要があります。最初の0.1ufのコンデンサは、ピン1と2の間に入れます。このとき、1番ピンの方向に側面がくるようにしてください。また、他の100uFのコンデンサは、回路のスピーカーの近くに取り付けなければなりません。
次に、ブレッドボードの電源列の隙間に、ワイヤーを使って2番ピンと6番ピンを接続します。
その後、6番ピンと7番ピンの間に15kの抵抗を接続します。また、最後の5.6k抵抗 (ピン1と5の間) を接続する間に、1k可変抵抗 (ピン7と8の間) を配置することができます。
ステップ2: スピーカー (ブザー) の接続
この回路では、スピーカーがブザーの役割を果たします。3番ピンをスピーカーのプラス線に接続します。
ステップ3: IC555に電源を入れる
このステップでは、1番ピンをグラウンドに、8番ピンをブレッドボードのプラス側に接続してください。
ステップ4: バッテリーを接続する
まず、プラス線をブレッドボードのプラス行に、マイナス線をマイナス行に接続します。この後、回路をパワーアップするために電池を接続します。その間に、コンデンサを電池と並列に置いてください。
ステップ5: テストとトラブルシューティング
今、あなたは完全なブザー回路を持っている。最終的な組み立てを行う前に、正しい接続が行われているかどうかを確認するためにテストしていることを確認してください。
4.ブザー回路でブザーのラウドネスを追加する方法
ブザー回路にラウドネスを追加することは、複雑なプロセスではありません。それは単に、一般的なベル音のシリーズを作成するリング回路を作ることを含む。なんといっても、トランジスタを使えば、簡単で安価なブザー回路を作ることができます。ここでは、より理解を深めるための回路図をご紹介します。
リング回路
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ウィキメディア・コモンズ
必要な部品
(6) 抵抗（1k、5k、2.7k、68k、1.2k、および330オーム）
抵抗のセット
(3) 半導体（q1、q2、q3） ୧⃛(๑⃙⃘◡̈๑⃙⃘)
集積された半導体
(4) 電解コンデンサ（c1、c2（10uF 16V、c3: 1uF 16V)
絶縁型電解コンデンサ
(1） セラミックコンデンサ c4- 0.047uf、50V
カラフルなセラミックコンデンサ
(1) LED（任意の色）
LED7色
(1) スピーカー（8オーム）
8オームスピーカー
使用説明書
この回路を動作させるために、9Vの動作電圧を得ることができれば助かります。また、あなたは一緒にこのプロジェクトをピースするためにいくつかのコンポーネントが必要です。だから、ユニバーサルPCBにこれらのコンポーネントを組み立てるか、または単純なDIYのPCBを作ることができます。
最後に、あなたは、回路と様々なコンポーネントを配線することができます。ただし、電解コンデンサの極性に注意することが肝心です。また、トランジスタのピンも正しく配置してください。
最後に
ブザー回路の多くの種類と仕様にもかかわらず、あなたは常に駆動モード、電圧、矩形波、または固定モードのような主要なパラメータに応じて、あなたが望むブザーを選択することができます。さらに、必要な音圧や周波数に応じて選択することもできます。
さて、これでブザー回路について知っておく必要があることはすべてです。もし、この回路についてもっと情報が必要でしたら、お気軽にお問い合わせください。
