编程猫编程怎样配备外接扬声器硬件(2)?
主题词:编程猫编程,microbit,diy,扬声器
一、问题提出
上一节课,我们讲述了利用编程猫进行编程,怎样配备蜂鸣器的问题。
那么,蜂鸣器由于音调比较简单,不能很好的展示你的音乐创作,因此这节课进一步讲解编程猫编程来配备扬声器,这样就可以把你编程的声音不仅可以通过micro bit硬件本身,而且还可以通过外接扬声器也就是喇叭,能够很好的播放出来,你会感到更大的成就感。
我们这里只是创客,因此一方面要根据你青少年创客水平,不是根据系统理论计算方法进行扬声器设计,而是选择一般简单适宜的扬声器,另一方面,每个小朋几乎都有很多的类似玩具车那样带有小喇叭的玩具,因此可以循环废物再利用,选择这些扬声器进行配置,你会感到废物资源再利用的一种创客精神。
二、理论方案分析
一般而言,大家所日常接触的小喇叭基本都是说8欧姆、功率大约在0.5--2瓦之间,我们来计算一下这样的小喇叭这是否满足micro bit需要。
根据电学基本知识,功率等于电压乘电流,而电压电流之间关系是电压等于电阻乘电流,即;P=U I,U=R I,这里p是功率,u是电压,i是电流,r是电阻,这样这两个公式都是三个因素,其中有两个是变量,就可以求出一个。
带入相应的数值:电阻等于8欧姆,功率等于0.5到2瓦,这样可以算出它的工作电流在0.25-0.5 A范围之间,工作电压在2-4 V范围之间,下一步我们再查看查询一下micro bit所能提供的电流范围为一般达到几十毫安,工作电压为3-8 V,
对比可以看到,micro bit与扬声器在电流和电压方面上相差不是特别大,电压完全符合,但电流差别有些大,直接将扬声器安装在micro bit两端是不行的,那么就必须要进行设计电路。
最简单的方法就是串联电阻来分析(这里只把扬声器按8欧姆电阻来简单处理,进行简易分析):
串联电阻 扬声器端电压 扬声器端电流
0欧姆 3.3V 402mA
10欧姆 1.60V 200mA
100欧姆 0.24V 30.5mA
从上面计算可以看到,无论怎样串联电阻都是不适合的,因为工作电流和工作电压只能有一项符合。
下一步采取的思路就是电压通过外接电源来保证,电流过小的话,通过放大电路来实现,这样就需要运用三极管。根据上节课蜂鸣器的思路,串联100欧姆电阻来进行计算和实验。
如下面电路图所示,当测量100Ω电阻时,通过简单计算可以得到,扬声器的两端电压为2.5V左右,通过电流为260m,功率接近于0.5 瓦多一些,完全达到扬声器的参数要求。而micro bit作为输入端,电压能够满足输出电流为接近3mA,也符合引脚要求,因此串联100Ω电阻是合适的。
下面进行实际验证:
三、材料准备
准备材料,主要有三极管、导线、鳄鱼夹,电池及电池,面包板、当然还有microbit板,如图。
四、系统搭建与验证
按图所示进行连接和搭建,注意对应的连接microbit扩展板p0口、GND和3.3V口,尤其是注意不要把三极管及电阻连接错误,把已经编好的音乐程序下载到microbit,可以看到,扬声器能够正常发声,达到预期目标。
下面我们再回到编程猫编程的内容;猫编程编程平台制作音乐小车的事情,见文档:
有的读者反映说micro bit内置扬声器声音太小,完全被被马达声所覆盖。这里提出的解决方案就是推荐外接扬声器,参数及电路连接如上面所示即可。大家可以试一下,欢迎进一步交流,有问题的话欢迎进一步交流。
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