ブザーはマイコンに直結していい？

圧電サウンダ（他励）は電流がごく小さく直結できます。電磁ブザーは数十〜百mA流れるのでトランジスタで受けます。

自励ブザーと他励ブザーの違いは？

自励は中に発振回路があり電圧をかけるだけで鳴ります。他励は外から方形波を送り、その周波数の高さで鳴ります。

ブザーにダイオードは必要？

コイルの入った電磁ブザーとスピーカーには付けます。ブザーと逆向きに、帯を＋5V側へ向けます。

スピーカーをマイコンに直結できないのはなぜ？

8Ωに5Vで625mA流れようとし、端子の40mAを大きく超えるからです。トランジスタと抵抗を使います。

ブザーの音の高さを変えるには？

他励のブザーに、鳴らしたい周波数の方形波を送ります。Arduinoならtone(ピン, 440)でラの音です。

ブザーの音を大きくするには？

鳴りやすい周波数の近くで鳴らし、デューティ比を50%にします。圧電は電圧を上げると大きくなります。

ブザーとスピーカーを鳴らす回路｜自励・他励と8Ωを直結しない理由

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ブザーは、中に音を作る回路がある自励なら High にするだけで鳴り、ない他励ならマイコンが音の高さの方形波を送ります。圧電ブザー（圧電サウンダ）は端子に直結でき、電磁ブザーと 8Ω のスピーカーはトランジスタで受けます。つなぎ方は早見表、自励と他励の違いは自励と他励の節へ。

タイマーの「ピピッ」、ボタンを押したときの「ピッ」、ちょっとしたメロディ。音を出す部品は小さくて安いのですが、見た目が同じでも中身が違い、鳴らし方をまちがえると鳴らなかったり、マイコンを傷めたりします。

この記事では、実在のブザー4つとスピーカー1つのデータシートの数字を使って、どれをどうつなげばいいかを順番に見ていきます。

この記事で鳴らすもの：ブザー4種類とスピーカー

ブザーは「圧電か電磁か」と「自励か他励か」の組み合わせで4種類あります。これにスピーカーを加えた5つを、マイコン（Arduino Uno の ATmega328P・5V）から鳴らします。

種類	この記事の例	マイコンの信号	つなぎ方
圧電ブザー（自励）	CPI-137-83T	High で鳴る	トランジスタ（直結もできる）
電磁ブザー（自励）	UDB-05LFPN	High で鳴る	トランジスタ
圧電サウンダ（他励）	PKM13EPYH4000-A0	方形波	端子に直結
電磁ブザー（他励）	CEM-1206S	方形波	トランジスタ＋ダイオード
スピーカー 8Ω	CMS-40558N-L152	方形波	トランジスタ＋抵抗＋ダイオード

信号は2種類だけです。自励は「High にするだけ」、他励とスピーカーは「音の高さの方形波」。つなぎ方は、部品に流れる電流の大きさで決まります。

つまり、「自励か他励か」で信号が決まり、「電流の大きさ」でつなぎ方が決まります。

音が出るしくみ：圧電・電磁・スピーカー

どれも、板やコーンを速くふるわせて空気をゆらし、音にします。圧電は「電圧でそる板」、電磁は「コイルの磁石で引かれる鉄の板」、スピーカーは「磁石の中で動くコイルとコーン」です。

圧電：電圧でそる板

金属の板に、電圧をかけるとのび縮みする板（圧電セラミック）がはり合わせてあります。電圧の向きを速く入れ替えると、板が上下にそってふるえます。電気的にはコンデンサに近く、電流はほとんど流れません。

電磁：コイルが鉄の板を引く

コイルに電流を流すと磁石になり、上にある鉄の板を引きつけます。電流を ON/OFF すると板がふるえます。コイルは線なので、電流がよく流れます（CEM-1206S のコイルは約47Ω）。

スピーカー：コイルとコーンが前後に動く

磁石のすきまに置いたコイルに電流を流すと、コイルとそれにつながったコーンが前後に動きます。電流の形のとおりに動くので、音楽や声も出せます。抵抗は 8Ω ほどと小さく、電流がとても流れやすい部品です。

つまり、圧電は「電圧で動く・電流が小さい」、電磁とスピーカーは「電流で動く・電流が大きい」と覚えます。

自励と他励：音を作る回路が中にあるか

自励（じれい）は中に発振回路（音の高さの信号を作る回路）が入っていて、電圧をかけるだけで決まった高さの音が鳴ります。他励（たれい）は中に回路がなく、マイコンが送った方形波の周波数の高さで鳴ります。

	自励	他励
マイコンの信号	High にするだけ	方形波（tone() など）
音の高さ	決まっている（例：約4kHz・約2.3kHz）	自由に変えられる（ドレミも出せる）
直流をかけると	鳴る	鳴らない（カチッと鳴るだけ）
この記事の例	CPI-137-83T・UDB-05LFPN	PKM13EPYH4000-A0・CEM-1206S

見た目はよく似ています。データシートや販売店の説明に「自励」「発振回路内蔵」「電子ブザー」「indicator」とあれば自励、「他励」「サウンダ」「transducer」「externally driven」とあれば他励のことが多いです。

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つまり、ピッと鳴ればよいなら自励、音の高さを変えたいなら他励を選びます。

データシートの数字で比べる：電流と音の大きさ

圧電は電流がとても小さく（自励でも 10mA）、電磁は 30〜45mA、スピーカーは数百mA にもなります。音の大きさは、どれも 10cm の距離で 80〜90dB ほどです。

品番	種類	電圧など	電流	音の高さ	音の大きさ（10cm）
CPI-137-83T	圧電・自励	5V（4〜10V）	10mA	3.8〜4.8kHz	83dB
UDB-05LFPN	電磁・自励	5V（3〜7V）	30mA 以下	約2.3kHz	83dBA 以上
PKM13EPYH4000-A0	圧電・他励	30Vp-p 以下	ごく小さい	4kHz で測定	70dB 以上（3Vp-p）
CEM-1206S	電磁・他励	5Vo-p（3〜8V）	45mA	2.4kHz	85〜92dBA
CMS-40558N-L152	スピーカー	定格 0.5W	（8Ω）	f0 500Hz	90dB（0.1W）

dB と dBA は測り方が少し違います（dBA は人の耳の感じ方で重みをつけた値）。ここでは目安として並べています。

ATmega328P の端子は、データシートの試験条件が 20mA、絶対最大定格（これを超えると壊れるおそれがある値）が 40mA です。表の電流と見比べると、どれにトランジスタが要るかが見えてきます。

つまり、電流が 20mA を超えそうなもの（電磁ブザー・スピーカー）は、トランジスタで受けると考えます。

圧電サウンダ（他励）は端子に直結できる

圧電サウンダはコンデンサのような部品です。PKM13EPYH4000-A0（5.5nF）を 4kHz で鳴らすと、交流の抵抗は約7.2kΩ、平均の電流は約0.11mA で、マイコンの端子に直結できます。

配線はかんたんです。マイコンの端子 → 圧電サウンダ → GND。端子から tone() で方形波を出すだけで鳴ります。

方形波が High になるたびに、圧電の板（コンデンサ）に電気がたまり、Low で出ていきます。1回にたまる電気は C×V なので、平均の電流は C×V×f ＝ 5.5nF×5V×4000 ≒ 0.11mA です。

つまり、圧電サウンダは「電流がいらないスピーカー」。マイコンの端子だけで鳴らせます。

電磁ブザー（他励）：トランジスタとダイオードで鳴らす

CEM-1206S のコイルは 40〜54Ω なので、5V で最大 125mA 流れます。端子では受けられないので、トランジスタ 2N3904 で ON/OFF し、ベースには 330Ω を入れます。ブザーと逆向きにダイオードも付けます。

＋5V → ブザー（＋）→ ブザー（−）→ トランジスタのコレクタ → エミッタ → GND と電流が流れます。マイコンの端子は、ベース抵抗を通してトランジスタに合図を出すだけです。

CEM-1206S のデータシートにも、トランジスタとダイオードを使った応用回路がのっています。

つまり、電磁ブザーは「コイルの抵抗で電流を出す → トランジスタで受ける → ダイオードで守る」の順に考えます。

自励ブザー：High にするだけで鳴る

自励ブザーは、電圧をかけるだけで鳴ります。電磁の UDB-05LFPN は最大 30mA なので、トランジスタで ON/OFF し、ベースに 2.7kΩ を入れます。圧電の CPI-137-83T（10mA）も同じ回路で鳴らせます。

回路は電磁ブザー（他励）と同じ形で、マイコンの信号が「High か Low か」になるだけです。High でトランジスタが ON になり、ブザーに電圧がかかって鳴ります。

ベース抵抗は、30mA を hFE の最小 60（50mA のときの値で安全側）で割り、3倍の余裕をみて Ib ＝ 1.5mA、Rb ＝ 4.3V ÷ 1.5mA ≒ 3Ω → 2.7kΩ です。

CPI-137-83T の 10mA は、端子の試験条件の 20mA より小さいので、数字の上では端子に直結もできます。ただ、電圧が下がると音も小さくなるので、トランジスタで 5V をそのままかけるほうが安心です。

つまり、自励ブザーは「LED をトランジスタで点ける」のと同じ回路で鳴らせます。

ダイオードはなぜ要る？コイルは電流を急に止められない

電磁ブザーとスピーカーの中にはコイルがあります。トランジスタを OFF にした瞬間も、コイルは電流を流しつづけようとします。ブザーと逆向きにダイオードを付けると、その電流がダイオードを回って消え、トランジスタに高い電圧がかかりません。

ON のとき、電流は＋5V → ブザー → トランジスタ → GND と流れます。ダイオードは向きが逆なので、このときは流れません。

OFF にした瞬間、トランジスタの道は切れます。でもコイルの電流は急には止まれません。ブザーの下から出た電流は、ダイオードを下から上へ通り、ブザーの上に戻る輪を回るあいだに、だんだん消えていきます。

他励の電磁ブザーやスピーカーは、1秒に何千回も ON/OFF します。そのたびにこの電流が出るので、速く動くショットキーダイオード（1N5819 など）が向いています。

つまり、コイルの入った部品を ON/OFF するときは、「逆向きのダイオードで逃げ道を作る」のがセットです。

音の高さ＝方形波の周波数：ドレミの周波数

他励のブザーやスピーカーは、送った方形波の周波数の高さで鳴ります。ラ（A4）は 440Hz、1オクターブ上がると周波数は2倍です。Arduino なら tone(ピン, 440) で 440Hz の方形波が出ます。

音	周波数	1周期	High の時間（50%）
ド	261.6Hz	3,822µs	1,911µs
レ	293.7Hz	3,405µs	1,703µs
ミ	329.6Hz	3,034µs	1,517µs
ファ	349.2Hz	2,863µs	1,432µs
ソ	392.0Hz	2,551µs	1,276µs
ラ	440.0Hz	2,273µs	1,136µs
シ	493.9Hz	2,025µs	1,012µs
ド	523.3Hz	1,911µs	956µs

Arduino の tone() は、指定した周波数で High と Low が半分ずつ（デューティ比 50%）の方形波を出します。公式の説明には、同時に鳴らせるのは1つだけ、31Hz より低い音は出せない、Uno などではピン 3 と 11 の PWM と同時に使えない、と書かれています。

ブザーには鳴りやすい周波数があります。CEM-1206S は 2.4kHz、PKM13EPYH4000-A0 は 4kHz で音の大きさを測っています。その近くの高さで鳴らすと大きな音になり、離れると小さくなります。

つまり、メロディは「周波数の表」と「鳴らす長さ」を順に tone() に渡すだけで作れます。

デューティ比と音の大きさ：50% がいちばん大きい

方形波の「音の高さの成分（基本波）」の大きさは、デューティ比 D のとき sin(π×D) に比例します。50% がいちばん大きく、25% で約0.71倍（-3dB）、10% で約0.31倍（-10dB）になります。

デューティ比	基本波の大きさ（50% を1）	dB
50%	1.00倍	0dB
25%	0.71倍	-3dB
10%	0.31倍	-10dB
5%	0.16倍	-16dB

tone() は 50% で出すので、いちばん大きな音になります。少し音を小さくしたいときは、PWM のデューティ比を下げる方法もあります。ただし音色も変わるので、この表は計算上の目安です。

方形波には、音の高さの成分のほかに、その3倍・5倍…の高い成分も入っています。ブザーの「ピー」という少しかたい音は、このためです。

つまり、音の高さは「周波数」、音の大きさの調整は「デューティ比」や電圧・電流で行います。

8Ω のスピーカーを端子に直結できない理由

8Ω のスピーカーに 5V をつなぐと、5V ÷ 8Ω ＝ 625mA 流れようとします。ATmega328P の端子の絶対最大定格 40mA の約16倍です。50% の方形波でも、スピーカーの電力は約1.6W で、定格 0.5W を超えます。

スピーカーの「8Ω」は、データシートのインピーダンス（交流の抵抗。CMS-40558N-L152 は 2kHz で 6.8〜9.2Ω）です。この記事では 8Ω の抵抗として計算しました。

端子につなぐと、端子が出せる電流をはるかに超え、端子やマイコンが壊れるおそれがあります。電源の電圧が下がって、マイコンがリセットすることもあります。

つまり、スピーカーは「とても小さな抵抗」。端子ではなく、トランジスタと直列の抵抗で電流を決めて鳴らします。

スピーカーの回路：トランジスタと直列の 47Ω で電流を決める

＋5V → 47Ω → スピーカー → トランジスタ → GND とつなぎます。電流は 5V ÷（47＋8）Ω ≒ 91mA、スピーカーの電力は約33mW、抵抗の熱は約194mW なので、抵抗は 1/2W を使います。

直列の抵抗	電流	スピーカーの電力	抵抗の熱
22Ω	167mA	111mW	306mW
47Ω	91mA	33mW	194mW
100Ω	46mA	9mW	107mW
220Ω	22mA	2mW	53mW

電力は、50% の方形波で ON の時間が半分なので、I²×R の半分で計算しました。抵抗を小さくすると音は大きくなりますが、抵抗の熱とトランジスタの電流が増えます。22Ω では抵抗に約0.3W、電流は 167mA（2N3904 の 200mA に近い）になります。

ベース抵抗は、91mA を hFE の最小 30 で割って3倍し、Ib ≒ 9.1mA、Rb ＝ 4.3V ÷ 9.1mA → 470Ω です。スピーカーもコイルなので、ダイオードを付けます。

つまり、5V で小さなスピーカーを鳴らすなら、まず 47Ω（1/2W）から始め、音の大きさを聞いて変えていきます。

音量の目安：電力が10倍で +10dB、距離が2倍で −6dB

スピーカーの音の大きさは、データシートの「0.1W・10cm で 90dB」から見積もれます。47Ω のとき 33mW なので約85dB、100Ω で約79dB です。離れると小さくなり、1m では 10cm より約20dB 小さくなります。

直列の抵抗	スピーカーの電力	10cm での音（目安）
22Ω	111mW	約90dB
47Ω	33mW	約85dB
100Ω	9mW	約79dB
220Ω	2mW	約73dB

音は離れるほど小さくなります。点から広がる音なら、距離が2倍で −6dB、10倍で −20dB が目安です。ブザーの 85dB（10cm）は、1m 先では約 65dB の計算になります。

方形波には音の高さ以外の成分も入るので、実際の音の大きさは目安からずれます。また、このスピーカーは 500Hz（f0）より低い音が小さく聞こえます。低いドレミ（261〜494Hz）は、高いオクターブより小さめに聞こえることがあります。

つまり、dB は「足し算・引き算できる大きさのものさし」。電力と距離からおおよその音量を見積もれます。

ブレッドボードで組む：電磁ブザー（他励）

トランジスタ 2N3904 を平らな面を手前に差し、E（左）を GND レール、B（まん中）を 330Ω を通してマイコンの出力、C（右）をブザーの − につなぎます。ブザーの＋は＋5V レールへ、ダイオードは帯を＋5V 側に向けてブザーと並べます。

つまり、レール → トランジスタ → ブザーとダイオードの順に差すと、迷わず組めます。

早見表：何をどうつなぐ？

「自励か他励か」で信号を、「電流が 20mA を超えるか」でトランジスタを、「コイルが入っているか」でダイオードを決めます。

もの	信号	電流（この記事の例）	つなぎ方	ダイオード
圧電（自励）	High/Low	10mA	トランジスタ（直結もできる）	不要
電磁（自励）	High/Low	30mA 以下	トランジスタ＋2.7kΩ	付けると安心
圧電（他励）	方形波	ごく小さい	端子に直結	不要
電磁（他励）	方形波	最大 125mA	トランジスタ＋330Ω	必要
スピーカー 8Ω	方形波	91mA（47Ω 直列）	トランジスタ＋47Ω（1/2W）	必要

「付けると安心」は、この記事の目安です。データシートに応用回路があれば、それに合わせます。トランジスタはどれも 2N3904、ダイオードは 1N5819 で計算しました。

つまり、迷ったら「信号・電流・コイル」の3つを確かめれば、つなぎ方が決まります。

よくある失敗4つ：ブザーとスピーカーを鳴らすとき

他励に直流を流す・自励に方形波を送る・スピーカーを直結する・ダイオードを忘れる、の4つがよくある失敗です。

1. 他励に直流を流す

他励のブザーに High を出しっぱなしにしても、ON の瞬間に「カチッ」と鳴るだけです。tone() で方形波を送ります。

2. 自励に方形波を送る

自励ブザーに tone() でドレミを送っても、中の回路の音と混ざり、思った高さになりません。音階を鳴らしたいなら他励を選びます。

3. スピーカーを直結する

8Ω に 5V で 625mA。端子もスピーカーも傷むおそれがあります。トランジスタと直列の抵抗で電流を決めます。

4. ダイオードを忘れる

電磁ブザーとスピーカーはコイルです。OFF の瞬間の電流の逃げ道がないと、トランジスタに高い電圧がかかります。帯を＋5V 側に向けて付けます。

つまり、「信号の種類」と「電流の大きさ」と「コイル」の3つを、電源を入れる前に確かめます。

圧電ブザー	電圧でのび縮みする板をふるわせて鳴らすブザー。電流がとても小さい
電磁ブザー	コイル（巻いた線）の磁石の力で鉄の板をふるわせて鳴らすブザー
自励	中に音を作る回路が入っている。電圧をかけるだけで鳴る
他励	中に回路がない。外から音の高さの信号を送って鳴らす
方形波	High と Low をくり返す四角い波。1秒にくり返す回数が周波数
周波数（Hz）	1秒に何回くり返すか。音では音の高さになる
デューティ比	1回のくり返しのうち High の時間の割合
dB（デシベル）	音の大きさなどを比で表す単位。電力が10倍で +10dB
ダイオード	電流を一方向にだけ流す部品。帯のある側がカソード（−側）