Buzzer Attivi e Passivi

Con questo articolo, andremo a vedere come utilizzare i buzzer con Arduino. Questi componenti curiosi permettono di riprodurre un suono, simile a quello che emettono i vecchi pc in caso di errore.

Un buzzer può tornarci utile in tutti i progetti in cui abbiamo bisogno di fare una segnalazione acustica in modo semplice, senza complicarci la vita collegando uno speaker.

Buzzer Attivi

I buzzer attivi sono dei componenti elettronici dotati di un circuito integrato, che è alimentato da una tensione continua. Sono molto utilizzati nei computer, stampanti, allarmi, giochi elettronici, etc.

A differenza dei buzzer passivi, che vedremo tra poco, contengono un oscillatore interno, che crea il caratteristico suono. Non abbiamo quindi controllo sulla frequenza di oscillazione, e quindi sul tono del suono.

Il loro utilizzo è quindi molto semplice: li alimentiamo, e questi iniziano ad emettere il tipico suono.

Per la presenza del circuito interno sono più costosi dei buzzer passivi.

Buzzer Passivi

I buzzer passivi, invece, non hanno un oscillatore interno: hanno bisogno di una fonte di alimentazione esterna in frequenza. In particolare, per utilizzare un buzzer passivo, è necessario fornirgli un’onda quadra.

Quando andiamo ad utilizzare un buzzer passivo con Arduino, utilizziamo un segnale PWM, che abbiamo già visto per i servomotori.

Il tono del suono dipende dalla frequenza del segnale PWM. Ad esempio una frequenza di 523Hz corrisponde ad un DO alto, a 587Hz abbiamo un RE medio, mentre a 659Hz abbiamo un MI medio.

La possibilità di controllare la frequenza del segnale PWM ci permette di riprodurre delle piccole composizioni di note.

Distinguere Buzzer Passivi e Attivi

I buzzer attivi e passivi si assomigliano molto. Possiamo distinguerli in due modi:

• I buzzer attivi sono leggermente più alti (9mm) dei buzzer passivi (8mm).
• Se con un multimetro misuriamo la resistenza tra i due poli, nei buzzer passivi è 8Ω o 16Ω; nei buzzer attivi, per la presenza del circuito integrato, supera il MΩ.

Andiamo ad analizzare ora i moduli del kit Elegoo.

Struttura Modulo

Specifiche Tecniche

Buzzer Attivo

Tensione Funzionamento	3.3V; 5V
Corrente Attivo	< 30mA
Frequenza risonanza	2500Hz ± 300Hz
Suono minimo in uscita	85Db @ 10cm

Buzzer Passivo

Tensione Funzionamento	3.3V; 5V
Frequenze in output	50Hz; 14kHz
Suono minimo in uscita	85Db @ 10cm

Schema Collegamento

Quando utilizziamo i buzzer con Arduino, il collegamento del modulo dipende dalla tipologia.

Con il buzzer passivo, aggiungiamo in serie una resistenza da 220Ω, per non sovraccaricare il pin.

Codice

Anche per il codice, distinguiamo i due casi.

Buzzer Passivo

Non possiamo utilizzare la funzione analogWrite(..), perché ci permette di impostare solo il duty cycle, mentre la frequenza rimane fissa a 500Hz. Poiché a noi interessa cambiare la frequenza, andiamo ad utilizzare un comando meno noto:

/*
 *  Riproduce un'onda PWM con duty cycle 50% sul pin indicato,
 *  avente frequenza specificata e durata espressa in ms.
 *  La frequenza minima è 31Hz, mentre la massima 65535Hz.
 *  La pagina di riferimento è https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/advanced-io/tone/
 */
void tone(int pin, unsigned int frequency, unsigned long duration)

Notiamo che questa istruzione va ad interferire con le uscite PWM del pin 3 e 11, quindi potrebbe non essere compatibile con alcune librerie.

Qui di seguito trovate l’elenco di tutte le frequenze corrispondenti alle note:

#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

Qui di seguito trovate un esempio di codice:

#define BUZZER_PIN 3 //Pin generico

/*
 * Copiamo qui di seguito le note che ci interessano.
 * Potevamo anche creare un file note.h, con dentro tutti i #define,
 * salvarlo nella stessa cartella di questo script, e importarlo con
 * #include <note.h>
 */
#define NOTE_C5  523
#define NOTE_D5  587
#define NOTE_E5  659
#define NOTE_F5  698
#define NOTE_G5  784
#define NOTE_A5  880
#define NOTE_B5  988
#define NOTE_C6  1047
 
//Note melodia:
unsigned int melody[] = {
  NOTE_C5, NOTE_D5, NOTE_E5, NOTE_F5, NOTE_G5, NOTE_A5, NOTE_B5, NOTE_C6};
  
unsigned int duration = 500;  //Durata nota in millisecondi
 
void setup() {
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT); //Impostiamo il pin come uscita 
}
 
void loop() {  
  for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
    tone(BUZZER_PIN, melody[thisNote], duration); //Scriviamo l'onda PWM

     //Dopo un secondo cambiamo nota
    delay(1000);
  }
   
  //Dopo due secondi dalla fine, ricominciamo la melodia
  delay(2000);
}

Buzzer Attivo

Come abbiamo già accennato, non possiamo fare altro che accendere e spegnere il buzzer.

Il codice è quindi banale:

#define BUZZER_PIN 11 //Pin generico

void setup() {
  pinMode(BUZZER_PIN,OUTPUT); //Impostiamo il pin come uscita
}

void loop() {
   digitalWrite(BUZZER_PIN,HIGH); //Accendiamo il buzzer
   delay(1000); //Aspettiamo 1s
   digitalWrite(BUZZER_PIN,LOW); //Spegniamo il buzzer
   delay(1000);//Aspettiamo 1s e ricominciamo
}