Hinweis: Für dieses Programm ist ein aktiver Buzzer erforderlich (Erklärung folgt später), auf die Polarität ist zu achten. Es wird kein Vorwiderstand beim Buzzer (Lautsprecher) benötigt.
In diesem Blogbeitrag möchten wir einen Buzzer und eine LED mit Hilfe eines Raspberry Pi Mikorcontrollers zum Leuchten bzw. Ertönen bringen. Dieses Programm wird in Schulen gerne dafür verwendet, um aufzuzeigen, wie einfache Ausgangssignale unter Verwendung eines Raspberry Pi mit einfachen Bauteilen verwertet werden können.
Bevor wir uns der Frage widmen, worin der Unterschied zwischen einem aktiven und einem passiven Lautsprecher besteht, schauen wir uns zunächst den Schaltplan und den Programmcode an.
Der Schaltplan: Buzzer und LED am Raspberry Pi anschließen
Der Quellcode: Buzzer und LED am Raspberry Pi anschließen
# Dieses Mal nutzen wir auch den ersten Programmabschnitt. Hier werden Variablen eingetragen. Das bedeutet, dass sich hinter einem Buchstaben oder einem Wort eine Zahl verbirgt. Bei uns ist die LED an Pin 23 angeschlossen und der Piezo-Speaker an Pin 4. Damit man die beiden Pins später nicht verwechselt, benennen wir Pin 23 und Pin 24 einfach um.
# Wir starten mit dem Importieren der Programm-Module
import RPI.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Wir stellen den Modus auf BCM ein
LED=23; # Das Wort „LED“ steht jetzt für die Zahl „23“.
Pieps=24; # Das Wort „Pieps“ steht jetzt für die Zahl „24“.
GPIO.setup(LED,GPIO.OUT) # Pin „LED“ (Pin 23) ist ein Ausgang.
GPIO.setup(Pieps,GPIO.OUT) # Pin „Pieps“ (Pin 24) ist ein Ausgang
# Hier beginnt die Schleife
try:
while True: # While-Schleife damit das Programm durchgehend läuft
GPIO.output(LED,GPIO.HIGH) # Schaltet die LED an.
GPIO.output(Pieps,GPIO.HIGH) # Schaltet den Piezo-Lautsprecher an.
time.sleep(1) # Warte 1 Sekunde
GPIO.output(LED,GPIO.LOW) # Schaltet die LED aus.
GPIO.output(Pieps,GPIO.LOW) # Schaltet den Piezo-Lautsprecher aus.
time.sleep(1)
# Hier am Ende springt das Programm an den Start der while-Schleife. Also wird es gleich wieder piepsen und leuchten. Wenn man die Pause (time.sleep) verkleinert oder vergrößert,piepst und leuchtet es schneller oder langsamer.
except KeyboardInterrupt: # Mit STRG+C unterbrechen wir das Programm
print (“Beendet”) # Schreibe “Beendet” in das Shell-Fenster
GPIO.cleanup() # Beende das Programm
Unterschied aktiver und passiver Buzzer
Der aktive Buzzer hat eine eingebaute Schwingkreis-Elektronik (Oszillator), die bei Anlegen der Spannung von 3,3V oder 5V einen Summton (engl. to buzz, Summen) erzeugt. Bauartbedingt muss man hier deshalb auf die Polarität des Buzzers achten. Bei Auslieferung haben diese Buzzer meist einen kleinen Aufkleber mit dem Pluszeichen und „REMOVE SEAL AFTER WASHING“ Aufkleber. Auch auf dem Gehäuse des Bauteils selbst befindet sich ein Plus + wieder. Um das längere Beinchen zu erkennen, muss man zweimal hinschauen. Oder man nimmt gleich ein kleines Breakoutboard; hier sind die Kontakte mit S (steht für Signal) und – (Minus, Ground) gekennzeichnet.
Ausprobieren kann man den Buzzer mit einem einfachen Programm wie für die blinkende LED, bei dem der (fast) beliebige Pin jeweils eine Sekunde auf HIGH und eine Sekunde auf LOW geschaltet wird.
Der passive Buzzer hat keinen eingebauten Oszillator, deshalb muss der Raspberry Pi diese Funktion übernehmen. Wenn man das obige Programm an einem passiven Buzzer ausprobiert, hört man im Sekundentakt ein leises "Klick"-Geräusch.
Wenn man jedoch die Pausenzeit extrem verkürzt (sleep(0.001) oder sleep(0.002)) und das Ein- und Ausschalten für eine gewisse Dauer wiederholt, kann man einen Ton hören, dessen Frequenz wir leicht berechnen können: jeweils eine Millisekunde HIGH bzw. LOW bedeutet (unter Vernachlässigung der Ausführungszeit der weiteren Befehle) rund 500 Zyklen on/off je Sekunde, also ca. 500Hz.
Wer einen kurzen Warnton ausgeben möchte, sollte einen aktiven Buzzer verwenden, der wie eine LED ein- und ausgeschaltet wird. Dabei ist auf die Polarität zu achten.
Wer eine Zweiton-Sirene (die man deutlicher hört) oder eine kurze Erkennungsmelodie (Jingle) programmieren möchte, sollte zum passiven Buzzer oder einem kleinen Lautsprecher greifen.
