Conexión del zumbador piezoeléctrico con BJT

El zumbador piezoeléctrico utiliza un efecto piezoeléctrico para emitir sonido (el material del zumbador se deforma debido al voltaje, la deformación será "proporcional" al voltaje aplicado). Dado que el sonido es una onda de presión, se debe proporcionar un voltaje oscilante al zumbador para producir deformaciones oscilantes. Y lo más importante:

¡Desde la perspectiva eléctrica, el zumbador piezoeléctrico actúa como un condensador!

Entonces, ¿por qué el circuito con BJT y sin R2 no funcionó?

Con BJT en la configuración que usa, BJT solo puede "hundir" la corriente. Es decir, solo puede reducir el voltaje en su colector. Entonces, después de "encender" por primera vez, el voltaje en el colector cayó al nivel de tierra (o cierre). El siguiente ciclo de encendido no cambiará el voltaje a través del zumbador ya que el voltaje en el colector ya estaba al nivel del suelo. (Es por eso que ha medido 5V en el zumbador). Dado que el voltaje a través del zumbador no cambia, el zumbador no vibrará y, por lo tanto, no producirá sonido.

Agregar R2 resolvió el problema. Cuando BJT está conduciendo, reduce el voltaje en el colector (C). Cuando BJT NO está conduciendo, R2 sube el voltaje. Esto genera oscilación y produce sonido.

Ahora, una pregunta más interesante es ¿por qué MOSFET parecía funcionar (y BJT no)?

No estoy seguro, pero aquí está mi teoría: supongo que has usado uno de estos mosfets de gran potencia. Tienden a tener una gran compuerta parásita para generar/drenar capacitancia, en el mismo orden de magnitud que la capacitancia del zumbador piezoeléctrico (cientos de pF). Esta capacitancia parásita creó un acoplamiento de CA entre su señal de entrada y el zumbador que fue suficiente para producir sonido.

Ahora, el BJT del tipo que usó tiene una capacitancia mucho más pequeña (pF único) que no fue suficiente para proporcionar suficiente acoplamiento de CA (proporcionó algo, por eso escuchó un sonido apenas audible)

Nota: Todo el problema es un poco más complicado que el simple acoplamiento de CA, pero creo que es una explicación de primer orden lo suficientemente buena del fenómeno.

Creo que esto se debe a que un dispositivo piezoeléctrico es esencialmente como un condensador. La salida de su microcontrolador carga y descarga el condensador porque impulsa activamente su salida tanto alta como baja. El circuito de transistor que muestra puede cargar el condensador cuando se enciende, pero no puede descargar el condensador. Su piezo se cargará hasta 5V, pero cuando el transistor se apaga, la carga permanece en 5V. Sin cambio de voltaje = no sale sonido del peizo.

Agregar la resistencia en paralelo proporciona un camino para que se descargue la capacitancia piezoeléctrica, por lo que obtiene el voltaje variable que necesita para producir sonido.

Sin embargo, eso no explica por qué funciona con un MOSFET, a menos que haya un diodo interno en el MOSFET que descargue la capacitancia piezoeléctrica a través de la puerta.

¿Está definitivamente seguro de que está usando un pin de salida que puede generar corriente correctamente? (por ejemplo, ¿no solo tiene activado un pull-up interno débil?) ¿A qué voltaje se eleva cada extremo de la resistencia de 2k2 durante el ciclo?

Sé que parece que está bien si puede generar corriente en el zumbador directamente, pero podría valer la pena comprobar que nada cambió entre las pruebas.

También he experimentado esto con un bjt antes. Un cristal piezoeléctrico es una parte de muy alta impedancia. Querrá alguna otra carga de impedancia más baja en paralelo con el piezoeléctrico. ¿Quizás comenzar con un 47K? Luego trabaje hacia arriba y hacia abajo desde allí para obtener el volumen requerido.