IC 555 Obwody oscylatora, alarmu i syreny

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





W tym poście dowiemy się, jak budować i optymalizować podstawowe obwody oscylatora IC 555, których kształty fal można dodatkowo ulepszyć w celu generowania złożonych efektów dźwiękowych, takich jak alarm dźwiękowy, syrena policyjna, alarm czerwonego alarmu, alarm star trek itp.

Przegląd

Podstawowym trybem, który jest zwykle używany do wytwarzania oscylatorów IC 555, jest tryb stabilnego obwodu.



Jeśli spojrzymy na astabilny obwód pokazany poniżej, my znajdź pinezki połączone w następujący sposób:

  • Styk wyzwalacza 2 zwarty do pinu 6 progu.
  • Rezystor R2 podłączony między pinem 2 a pinem wyładowczym 7.

W tym trybie, po przyłożeniu zasilania, kondensator C1 ładuje się wykładniczo przez rezystory R1 i R2. Kiedy poziom naładowania wzrasta do 2/3 poziomu napięcia zasilania, powoduje, że pin rozładowania 7 staje się niski. Z tego powodu C1 zaczyna teraz rozładowywać się wykładniczo, a gdy poziom rozładowania spadnie do 1/3 poziomu zasilania, wysyła wyzwalacz na styk 2.



Obwód oscylatora 1 khz wykorzystujący IC 555

Kiedy tak się stanie, pin 7 ponownie obraca się w stan wysoki, inicjując ładowanie kondensatora, aż nauczy 2/3 poziomu zasilania. Cykl trwa w nieskończoność, ustanawiając stabilny tryb obwodu.

Powyższe działanie astable powoduje dwa rodzaje oscylacji występujących w poprzek C1 i na pinie wyjściowym 3 układu scalonego. W poprzek C1 wykładniczy wzrost i spadek napięcia powoduje pojawienie się częstotliwości piłokształtnej.

Wewnętrzny przerzutnik reaguje na tę częstotliwość piłokształtną i przekształca następnie w fale prostokątne na wyjściu 3 układu scalonego. Zapewnia nam to wymagane oscylacje fali prostokątnej na wyjściu pinu 3 układu scalonego.

Ponieważ częstotliwość oscylacji całkowicie zależy od R1, R2 i C1, użytkownik może zmieniać wartości tych składowych, aby uzyskać dowolne żądane wartości dla okresów WŁ. WYŁ. Częstotliwości oscylacji, co jest również nazywane sterowaniem PWM lub kontrolą cyklu pracy. .

Powyższy wykres przedstawia związek między R1 i C1.

R2 jest tutaj ignorowane, ponieważ jego wartość jest pomijalnie mała w porównaniu z R2.

Podstawowy obwód oscylatora fali prostokątnej wykorzystujący układ IC 555

Z powyższej dyskusji dowiedzieliśmy się, w jaki sposób IC 555 może być używany w trybie astabilnym do tworzenia podstawowego obwodu oscylatora prostokątnego.

Konfiguracja pozwala użytkownikowi zmieniać wartości R1 i R2 od 1K do wielu megaomów, aby uzyskać szeroki zakres wybieranych częstotliwości i cykli pracy na wyjściu 3.

Należy jednak zaznaczyć, że wartość R1 nie powinna być zbyt mała, ponieważ efektywny pobór prądu obwodu określa R1. Dzieje się tak, ponieważ podczas każdego procesu rozładowania C1 pin 7 osiąga potencjał ziemi, poddając R1 bezpośrednio przez linię dodatnią i linię uziemienia. Jeśli jego wartość jest niska, może wystąpić znaczny odpływ prądu, zwiększający całkowite zużycie obwodu.

R1 i R2 określają również szerokość impulsów oscylacyjnych wytwarzanych na pinie 3 układu scalonego. W szczególności R2 może być używany do sterowania stosunkiem znacznik / przestrzeń impulsów wyjściowych.

Dla różnych wzorów do obliczania cyklu pracy, częstotliwości i PWM oscylatora IC 555 (astabilne) można przestudiować w tym artykule .

Oscylator o zmiennej częstotliwości wykorzystujący układ IC 555

Obwód astabilny wyjaśniony powyżej można rozbudować o zmienną funkcję, która pozwala użytkownikowi zmieniać PWM, a także częstotliwość obwodu według potrzeb. Robi się to po prostu dodając potencjometr szeregowo z rezystorem R2, jak pokazano poniżej. Wartość R2 musi być mała w porównaniu z wartością puli.

Prosty zmienny obwód oscylatora IC 555

W powyższej konfiguracji częstotliwość oscylacji można zmieniać od 650 Hz do 7,2 kHz poprzez wskazane zmiany potencjometru. Zakres ten można jeszcze bardziej zwiększyć i rozszerzyć, dodając przełącznik do wybierania różnych wartości C1, ponieważ C1 jest również bezpośrednio odpowiedzialny za ustawianie częstotliwości wyjściowej.

Zmienne obwody oscylatora PWM wykorzystujące układ IC 555

Powyższy rysunek pokazuje, jak plik funkcja zmiennego współczynnika odstępu między znakami można dodać do dowolnego podstawowego obwodu astabilnego oscylatora IC 555 za pomocą kilku diod i potencjometru.

Ta funkcja pozwala użytkownikowi uzyskać dowolne żądane PWM lub regulowane okresy WŁ. WYŁ. Dla oscylacji na styku wyjściowym 3 układu scalonego.

Na schemacie po lewej stronie, sieć obejmująca R1, D1 i kocioł R3 naprzemiennie ładuje C1, podczas gdy kocioł R4, D2 i R2 naprzemiennie rozładowuje kondensator C1.

R2 i R4 określają szybkość ładowania / rozładowania C1 i mogą być odpowiednio regulowane w celu uzyskania pożądanego stosunku WŁ. / WYŁ. Dla częstotliwości wyjściowej.

Diagram po prawej stronie pokazuje pozycję R3 przesuniętą szeregowo z R1. W tej konfiguracji czas ładowania C1 jest ustalany przez D1 i jego rezystor szeregowy, podczas gdy tygiel pozwala tylko na kontrolę czasu rozładowania C1, a więc czas wyłączenia impulsów wyjściowych. Drugi potencjometr R3 zasadniczo pomaga zmienić częstotliwość wyjściową zamiast PWM.

Alternatywnie, jak pokazano na powyższych figurach, może być również możliwe podłączenie układu IC 555 w trybie astabilnym w celu dyskretnej regulacji stosunku znacznik / przestrzeń (czas włączenia / czas wyłączenia) bez wpływu na częstotliwość oscylacyjną.

W tych konfiguracjach długość impulsów z natury wzrasta wraz ze zmniejszaniem odstępu między przestrzenią i odwrotnie.

Z tego powodu całkowity okres każdego cyklu fali prostokątnej pozostaje stały.

Główną cechą tych obwodów jest zmienny cykl pracy, który można zmieniać od 1% do 99% za pomocą danego potencjometru R3.

Na rysunku po lewej stronie C1 jest ładowany naprzemiennie przez R1, górną połowę R3 i D1, podczas gdy jest rozładowywany za pomocą D2, R2 i dolnej połowy potencjometru R3. Na rysunku po prawej stronie C1 jest na przemian ładowany przez R1 i D1 oraz prawą połowę potencjometru R3, a rozładowywany przez lewą połowę potencjometru R3, D2 i R2.

W obu powyższych tabelach wartość C1 ustawia częstotliwość oscylacyjną na około 1,2 kHz.

Jak wstrzymać lub uruchomić / zatrzymać funkcję IC Astable Oscylator za pomocą przycisku

Możesz włączyć / wyłączyć astabilny oscylator IC 555 na kilka prostych sposobów.

Można to zrobić za pomocą przycisków lub za pomocą elektronicznego sygnału wejściowego.

Na powyższym rysunku pin 4, który jest pinem resetującym układu scalonego, jest uziemiony przez R3, a przełącznik push-to-ON jest podłączony do dodatniej linii zasilającej.

Pin 4 układu IC 555 wymaga minimum 0,7 V, aby pozostać polaryzowanym i utrzymać włączone funkcjonowanie układu scalonego. Naciśnięcie przycisku włącza funkcję stabilnego oscylatora IC, natomiast zwolnienie przełącznika usuwa odchylenie z pinu 4 i funkcja IC zostaje wyłączona.

Można to również zrealizować za pomocą zewnętrznego sygnału dodatniego na pinie 4 przy wyjętym przełączniku i podłączonym R3 bez zmian.

za pomocą resetowania styku 4 IC 555 do przerwania częstotliwości oscylatora

W innym wariancie, jak pokazano powyżej, pin 4 układu scalonego może być widziany jako trwale obciążony przez R3 i dodatnie zasilanie. Tutaj przycisk jest podłączony do pinu 4 i masy. Oznacza to, że naciśnięcie przycisku powoduje wyłączenie prostokątnych fal wyjściowych układu scalonego, powodując, że wyjście zmienia napięcie na 0 V.

Zwolnienie przycisku rozpoczyna generowanie astabilnych fal prostokątnych normalnie na pinie 3 układu scalonego.

To samo można osiągnąć za pomocą zewnętrznego sygnału ujemnego lub sygnału 0 V na pinie 4 z podłączonym R3 bez zmian.

Używanie styku 2 do kontrolowania Astable Frequency

za pomocą pinu 2 układu IC 555 do przerwania jego częstotliwości oscylacyjnej

We wcześniejszych dyskusjach dowiedzieliśmy się, jak można sterować generowaniem impulsów w układzie IC 555 za pomocą pinu 4.

Teraz zobaczymy, jak to samo można osiągnąć za pomocą pinu 2 układu scalonego, jak pokazano powyżej.

Po naciśnięciu S1 styk 2 zostaje nagle przyłożony z potencjałem masy, powodując spadek napięcia na C1 poniżej 1/3 Vcc. Jak wiemy, kiedy napięcie na pinie 2 lub poziom naładowania na C1 jest utrzymywane poniżej 1/3 Vcc, pin wyjściowy 3 przechodzi w stan stały.

Dlatego naciśnięcie S1 powoduje spadek napięcia na C1 poniżej 1/3 Vcc, zmuszając pin wyjściowy 3 do przejścia w stan wysoki tak długo, jak długo S1 pozostaje wciśnięty. Utrudnia to normalne działanie stabilnych oscylacji. Po zwolnieniu przycisku funkcja astbale powraca do normalnych warunków. Przebieg po prawej stronie potwierdza reakcję pinu 3 na naciśnięcie przycisku.

Powyższą operacją można również sterować za pomocą zewnętrznego obwodu cyfrowego poprzez diodę D1. Logika ujemna na katodzie diody inicjuje powyższe działania, natomiast logika dodatnia nie daje żadnego efektu i umożliwia przywrócenie normalnej pracy funkcji astable.

Jak modulować oscylator IC 555

Pin 5, który jest wejściem sterującym układu IC 555, jest jednym z ważnych i przydatnych pinów układu scalonego. Ułatwia użytkownikowi modulowanie częstotliwości wyjściowej układu scalonego po prostu poprzez zastosowanie regulowanego poziomu prądu stałego na pinie # 5.

Rosnący potencjał DC powoduje proporcjonalny wzrost szerokości impulsu częstotliwości wyjściowej, podczas gdy obniżenie potencjału DC powoduje proporcjonalne zawężenie szerokości impulsu częstotliwości. Potencjały te powinny mieścić się ściśle w zakresie 0 V i pełnego poziomu Vcc.

jak modulować częstotliwość wyjściową IC 555 za pomocą wejścia sterującego pinu 5

Na powyższym rysunku regulacja potencjometru generuje zmienny potencjał na pinie 5, co powoduje odpowiednią zmianę szerokości impulsu wyjściowego częstotliwości oscylacji.

Ponieważ modulacja powoduje zmianę szerokości impulsu wyjściowego, wpływa również na częstotliwość, ponieważ C1 jest zmuszony do zmiany swoich okresów ładowania / rozładowania w zależności od ustawienia naczynia.

Gdy zmienny prąd przemienny o amplitudzie między 0 V a Vcc jest przyłożony do styku 5, wyjściowy PWM lub szerokość impulsu również podąża za zmienną amplitudą prądu przemiennego, generując ciągły ciąg poszerzających i zwężających się impulsów na styku 3.

Sygnał AC może być również użyty do modulacji, po prostu integrując pin 5 z zewnętrznym AC przez kondensator 10uF.

Wykonywanie alarmów i syren za pomocą IC 555

Wszechstronna, stabilna konfiguracja oscylatora IC 555 pozwala nam zaimplementować go do tworzenia różnych typów syren i obwodów alarmowych. Staje się to możliwe, ponieważ astable jest w zasadzie generatorem przebiegów i może być dostosowany do generowania różnych typów fal dźwiękowych, przypominających dźwięki alarmów i syren.

prosty monotoniczny obwód alarmowy IC 555

Na powyższym rysunku możemy zobaczyć IC 555 skonfigurowany jako monotoniczny o częstotliwości 800 Hz obwód alarmowy .

Głośnik może mieć dowolną wartość impedancji, ze względu na obecność ograniczającej prąd rezystancji Rx. Bezpieczna wartość może wynosić około 70 omów 1 wat.

Aby utworzyć obwód alarmowy o wysokiej mocy z ciągłym tonem, ulepszamy powyższy obwód za pomocą sterownika tranzystora mocy Q1 i mocniejszego głośnika, jak pokazano poniżej:

potężny monotoniczny obwód alarmowy 800 Hz wykorzystujący IC 555

Ponieważ projekt może wytwarzać wysoki poziom napięcia tętnienia, dołączono D1 i C3, aby zapobiec interferencji tętnienia w funkcjonowaniu IC 555.

Diody D2 i D3 neutralizują impulsy indukcyjne generowane przez cewkę głośnika oraz chronią tranzystor Q1 przed uszkodzeniem.

Obwód alarmów impulsowych IC 555

Poprzedni monotoniczny alarm 800 Hz można przekształcić w bardziej intrygujący pulsacyjny alarm 800 Hz przez dodanie kolejnego stabilnego multiwibratora z obwodem generatora tonów, jak pokazano poniżej.

alarm pulsacyjny z dwoma tonami przy użyciu IC 555

Zbadaliśmy już, jak pin 5 może być użyty do kontrolowania szerokości impulsu IC 555.

Tutaj IC 2 jest skonfigurowany jako obwód oscylatora 1 Hz, który powoduje, że styk 5 układu IC 1 na przemian staje się niski z częstotliwością 1 Hz. To z kolei powoduje zawężenie impulsu pinu 3 800 Hz do takiego stopnia, że ​​prawie wyłącza Q1. Powoduje to ostry, pulsujący efekt alarmowy o częstotliwości 1 Hz w głośniku.

Obwód alarmowy Warble He-Haw

Obwód alarmowy Warble wykorzystujący astable IC 555

Jeśli chcesz przekształcić poprzedni projekt w alarm przekłuwający ucho, możesz to zrobić, po prostu zastępując diodę D1 rezystorem 10 K, jak pokazano na powyższym schemacie. Znane również jako alarm he-haw, są one powszechnie stosowane w europejskich pojazdach ratowniczych.

Wiemy, że styk 5 może być używany z zewnętrznym sygnałem wysoki / niski do modulowania wyjścia pinu 3 za pomocą odpowiedniego poszerzania / zwężania szerokości impulsu. Alternatywne niskie zasilanie 1 Hz na styku 5 układu IC2 wymusza na wyjściu napięcia nr 3 układu scalonego 1 generowanie symetrycznie zmieniającej się częstotliwości w zakresie od 500 Hz do 440 Hz. Powoduje to, że głośnik generuje wymagany ostry dźwięk alarmowy o wysokiej głośności z częstotliwością 1 Hz.

Tworzenie syreny policyjnej

efekt dźwiękowy syreny policyjnej wykorzystujący obwód IC 555

IC 555 może być również użyty do wykonania doskonale imitującego obwód syreny policyjnej, jak pokazano powyżej.

Obwód zaprojektowano tak, aby generował typowy zawodzący dźwięk, powszechnie słyszany w syrenach policyjnych.

Tutaj IC2 jest podłączony jako oscylator niskiej częstotliwości z częstotliwością ustawioną na 6 sekund.

Powolna rampa fali wykładniczej trójkąta generowana na jej C1 jest podawana u podstawy Q1 skonfigurowanej jako zwolennik emitera .

Częstotliwość IC1 jest ustawiona na 500 Hz, która staje się jego częstotliwością środkową.

Powolne wznoszenie i opadanie rampy u podstawy Q1 podąża za jego emiterem i moduluje pin 5 układu IC1. Powolna rampa powoduje naprzemienne cykle powolnego narastania napięcia przez 3 sekundy i powolne zanikanie napięcia przez 3 sekundy na pinie 5. Dzięki tej częstotliwości i PWM moduluje również odpowiednio, generując efekt dźwiękowy syreny policyjnej.

Obwód alarmowy Red Alert Star Trek

Obwód alarmowy Red-Alert Star Trek wykorzystujący IC 555

Ostatni obwód na liście to kolejny bardzo interesujący generator efektów dźwiękowych wykorzystujący astabilny oscylator IC 555. Jest to generator dźwięku alarmu czerwonego, zwany również alarmem Star Trek ze względu na częste stosowanie w popularnym serialu telewizyjnym Star Trek.

Zazwyczaj czerwony dźwięk alarmu ostrzegawczego inicjuje dźwięk o niskiej częstotliwości, który wznosi się do dźwięku o wysokiej częstotliwości w krótkim okresie około 1,15 sekundy i wyłącza się na 0,35 sekundy, a następnie wznosi się od niskiej do wysokiej częstotliwości, a cykl nadal wywołuje czerwony alarm ostrzegawczy Star Trek.

Podobnie jak poprzednie obwody dźwiękowe alarmu i syreny, ten obwód również powtarza sekwencję, dopóki pozostaje zasilany.

Układ IC 2 jest tutaj skonfigurowany jako niesymetryczny obwód oscylatora. Kondensator C1 jest naprzemiennie ładowany przez elementy R1 i D1 i jest na przemian rozładowywany przez R2.

Powoduje to szybkie wznoszenie się i zanikanie plusów piłokształtnych na kondensatorze C1. Ten sygnał narastający jest buforowany przez wtórnik emitera i doprowadzany jako napięcie modulujące do styku wejściowego sterowania 5 układu IC1 przez R7.

Ze względu na charakter piłokształtny przebieg ten powoduje stopniowy wzrost częstotliwości wyjściowej pinu 3 układu IC1 dla wolniej zanikającej części przebiegu, a następnie szybko spada podczas zapadania się części przebiegu.

Podczas każdej zanikającej sekcji cyklu przebiegu, odpowiedni prostokątny impuls ze styku 3 układu IC2 natychmiast wyłącza Q2, co z kolei powoduje, że styk 2 układu IC2 staje się niski. To przerywa wyjście C2 i narastający ton w głośniku, dając początek charakterystycznemu czerwonemu efektowi dźwiękowemu alarmu ostrzegawczego Star Trek.

Wrócić do Ciebie

Cóż, to były wskazówki, jak używać IC 555 do tworzenia użytecznych obwodów alarmowych i oscylatorów syreny. Czy masz jakiś inny ciekawy generator efektów dźwiękowych wykorzystujący IC 555? Jeśli tak, podaj tutaj szczegóły, z przyjemnością umieścimy go na powyższej liście.




Wstecz: 10 najlepszych obwodów czasowych wykorzystujących IC 555 Dalej: Obwód Red LED LightStim do usuwania zmarszczek twarzy