Vezja oscilatorjev, alarmov in siren IC 555

V tem prispevku bomo izvedeli, kako zgraditi in optimizirati osnovna oscilatorjska vezja IC 555, katerih valovne oblike je mogoče še izboljšati za ustvarjanje zapletenih zvočnih učinkov, kot so opozorilni signal, policijska sirena, alarm za rdeči alarm, alarm za zvezdno pot itd.

Pregled

Osnovni način, ki se običajno uporablja za izdelavo oscilatorjev IC 555, je način nestabilnega vezja.

Če pogledamo spodnje nestabilno vezje, bomo poiščite pinouts pridružil na naslednji način:

• Sprožilni zatič 2 je priklopljen na prag 6.
• Upor R2, povezan med zatičem 2 in izpustnim zatičem 7.

V tem načinu, ko se napaja, se kondenzator C1 eksponentno napolni prek uporov R1 in R2. Ko se nivo napolnjenosti povzpne na 2/3 stopnje napajalne napetosti, se izpustni zatič 7 spusti. Zaradi tega se začne C1 zdaj izprazniti eksponentno in ko raven praznjenja pade na 1/3 dovodne ravni, pošlje sprožilec na pin 2.

Ko se to zgodi, zatič 7 spet postane visoko in sproži polnilno dejanje na kondenzatorju, dokler se ne nauči 2/3. Cikel se neskončno nadaljuje z vzpostavljanjem nestabilnega načina vezja.

Zgornje delovanje nestabilne plošče povzroči dve vrsti nihanj na C1 in na izhodnem zatiču 3 IC. Čez C1 eksponentni dvig in padec napetosti ustvari žagasto frekvenco.

Notranji flip flop se odzove na to žagasto frekvenco in se nato pretvori v pravokotne valove na izhodnem zatiču 3 IC. To nam zagotavlja potrebna oscilacija pravokotnih valov na izhodu zatiča 3 IC.

Ker je frekvenca nihanja v celoti odvisna od R1, R2 in C1, lahko uporabnik spremeni vrednosti teh komponent, da dobi želene vrednosti za obdobja ON OFF frekvenc nihanja, kar se imenuje tudi nadzor PWM ali nadzor delovnega cikla .

Zgornji graf prikazuje razmerje med R1 in C1.

R2 je tu prezrt, ker je njegova vrednost zanemarljivo majhna v primerjavi z R2.

Osnovno vezje oscilatorja kvadratnih valov z uporabo IC 555

Iz zgornje razprave smo izvedeli, kako lahko IC 555 v njenem nestabilnem načinu ustvari osnovno oscilatorno vezje kvadratnih valov.

Konfiguracija omogoča uporabniku, da spreminja vrednosti R1 in R2 od 1K do veliko mega ohmov, da na izhodnem zatiču 3 dobi širok razpon izbirnih frekvenc in delovnih ciklov.

Vendar je treba opozoriti, da vrednost R1 ne sme biti premajhna, saj dejansko porabo toka vezja določa R1. To se zgodi, ker med vsakim postopkom praznjenja C1 zatič 7 doseže talni potencial, ki podvrže R1 neposredno čez pozitivno in ozemljitveno črto. Če je njegova vrednost nizka, lahko pride do znatnega odtoka toka, kar poveča skupno porabo vezja.

R1 in R2 določata tudi širino nihajnih impulzov, ustvarjenih na zatiču 3 IC. R2 se lahko posebej uporablja za nadzor razmerja med oznako in prostorom izhodnih impulzov.

Za različne formule za izračun delovnega cikla, frekvence in PWM oscilatorja IC 555 (nestabilno) je mogoče preučiti v tem članku .

Oscilator s spremenljivo frekvenco z uporabo IC 555

Zgoraj razložljivo nestabilno vezje je mogoče nadgraditi s spremenljivo opremo, ki uporabniku omogoča spreminjanje PWM in tudi frekvence vezja po želji. To preprosto naredimo tako, da zaporedno dodamo potenciometer z uporom R2, kot je prikazano spodaj. Vrednost R2 mora biti majhna v primerjavi z vrednostjo pota.

V zgornji nastavitvi lahko frekvenco nihanja spreminjamo od 650 Hz do 7,2 kHz z navedenimi različicami lonca. To območje lahko še dodatno povečate in izboljšate z dodajanjem stikala za izbiro različnih vrednosti za C1, saj je C1 tudi neposredno odgovoren za nastavitev izhodne frekvence.

Spremenljivi oscilatorji PWM z uporabo IC 555

Zgornja slika prikazuje, kako a objekt s spremenljivimi oznakami prostora se lahko doda vsakemu osnovnemu IC 555 nestabilnemu vezju oscilatorja s pomočjo nekaj diod in potenciometra.

Funkcija omogoča uporabniku, da dobi želeno PWM ali nastavljiva obdobja ON OFF za nihanja na izhodnem zatiču 3 IC.

Na levem diagramu omrežje, ki vključuje R1, D1 in lonec R3, izmenično polni C1, medtem ko lonec R4, D2 in R2 izmenično prazni kondenzator C1.

R2 in R4 določita hitrost polnjenja / praznjenja C1 in ju je mogoče ustrezno prilagoditi, da dobite želeno razmerje ON / OFF za izhodno frekvenco.

Diagram na desni strani prikazuje položaj R3, premaknjen zaporedno z R1. V tej konfiguraciji čas polnjenja C1 določa D1 in njegov serijski upor, medtem ko lonec omogoča samo nadzor časa praznjenja C1, torej čas izklopa izhodnih impulzov. Drugi lonec R3 v bistvu pomaga spremeniti frekvenco izhoda namesto PWM.

Kot je prikazano na zgornjih slikah, je mogoče tudi IC 555 povezati v nestabilnem načinu za diskretno prilagajanje razmerja med oznako in prostorom (čas vklopa / čas izklopa), ne da bi to vplivalo na nihajno frekvenco.

V teh konfiguracijah se dolžina impulzov sama po sebi povečuje z zmanjšanjem intervala prostora in obratno.

Zaradi tega ostaja skupno obdobje vsakega kvadratnega valovnega cikla konstantno.

Glavna značilnost teh vezij je spremenljiv delovni cikel, ki ga lahko s pomočjo danega potenciometra R3 spreminjamo od 1% do 99%.

Na levi bočni sliki se C1 izmenično polni z R1, zgornjo polovico R3 in D1, medtem ko se izprazni s pomočjo D2, R2 in spodnjo polovico potenciometra R3. Na desni sliki se C1 izmenično polni prek R1 in D1 in desne polovice potenciometra R3, izprazni pa se skozi levo polovico potenciometra R3, D2 in R2.

V obeh zgornjih postavkah vrednost C1 nastavi nihajno frekvenco na približno 1,2 kHz.

Kako zaustaviti ali zagnati / ustaviti funkcijo oscilatorja z nastavljivim IC z gumbom

Nestabilni oscilator IC 555 lahko sprožite na nekaj preprostih načinov.

To lahko storite s pomočjo tipk ali prek elektronskega vhodnega signala.

Na sliki zgoraj zatič 4, ki je ponastavitveni zatič IC, je ozemljen prek R3, stikalo za vklop in izklop pa je povezano preko pozitivnega napajalnega voda.

Pin 4 IC 555 potrebuje najmanj 0,7 V, da ostane pristranski in ohrani delovanje IC. S pritiskom na gumb omogočite funkcijo stabilnega oscilatorja IC, medtem ko s sprostitvijo stikala odstranite pristranskost s čepa 4 in funkcija IC postane onemogočena.

To se lahko izvede tudi prek zunanjega pozitivnega signala na zatiču 4 z odstranjenim stikalom in priključenim R3, kot je.

Kot druga možnost, kot je prikazano zgoraj, je mogoče zatič 4 IC videti trajno pristranski prek R3 in pozitivne oskrbe. Tu je tipka povezana preko zatiča 4 in ozemljitve. To pomeni, da ob pritisku gumba onemogoči izhodne kvadratne valove IC, zaradi česar se izhod obrne na 0V.

S sprostitvijo gumba začnemo ustvarjati nestabilne kvadratne valove, ki so običajno na zatiču 3 IC.

Enako je mogoče doseči z zunanje uporabljenim negativnim signalom ali signalom 0 V na zatiču 4 s priključenim R3, kot je.

Uporaba nožice 2 za nadzor nad nastavljivo frekvenco

V prejšnjih razpravah smo izvedeli, kako je mogoče s pomočjo zatiča 4 krmiliti tvorbo impulzov IC 555.

Zdaj bomo videli, kako lahko enako dosežemo z zatičem 2 IC, kot je prikazano zgoraj.

Ko pritisnete S1, se nenadoma vtakne zatič 2 s potencialom tal, zaradi česar napetost na C1 pade pod 1/3 Vcc. Kot vemo, ko je napetost pin 2 ali nivo napolnjenosti na C1 pod 1/3 Vcc, izhodni pin 3 trajno visoko.

Zato pritiskanje S1 povzroči padec napetosti na C1 pod 1/3 Vcc, zaradi česar se izhodni zatič 3 dvigne, dokler ostane S1 pritisnjen. To zavira normalno delovanje nestabilnih nihanj. Ko pritisnete gumb, se funkcija astbale povrne v običajne pogoje. Valovna oblika na desni strani prepozna odziv zatiča 3 na pritisk na gumb.

Zgornjo operacijo lahko prav tako upravljamo z zunanjim digitalnim vezjem prek diode D1. Negativna logika na katodi diode sproži zgoraj navedena dejanja, medtem ko pozitivna logika nima učinka in omogoča, da funkcije astabla obnovijo normalno delovanje.

Kako modulirati oscilator IC 555

Zatič 5, ki je krmilni vhod IC 555, je eden pomembnih in uporabnih izhodov IC. Uporabniku olajša modulacijo izhodne frekvence IC preprosto z uporabo nastavljive ravni enosmernega toka na zatiču št. 5.

Naraščajoči enosmerni potencial povzroči, da se širina impulza izhodne frekvence sorazmerno poveča, medtem ko nižji enosmerni potencial povzroči, da se širina frekvenčnega impulza sorazmerno oži. Ti potenciali morajo biti natančno znotraj 0V in celotne ravni Vcc.

Na zgornji sliki prilagajanje lonca ustvarja spremenljiv potencial na zatiču 5, zaradi česar se ustrezno spremeni širina izhodnega impulza frekvence nihanja.

Ker modulacija povzroči spremembo širine izhodnega impulza, vpliva tudi na frekvenco, saj je C1 prisiljen spremeniti svoja obdobja polnjenja / praznjenja, odvisno od nastavitve lonca.

Ko se na zatiču 5 uporabi spremenljiv izmenični tok z amplitudo med 0V in Vcc, izhodni PWM ali širina impulza sledi tudi spremenljivi amplitudi izmeničnega toka, kar ustvarja neprekinjen niz razširitvenih in zoženih impulzov na zatiču 3.

Za modulacijo lahko uporabimo tudi izmenični signal, in sicer tako, da pin 5 z zunanjim izmeničnim tokom kondenzatorja 10uF integriramo.

Izdelava alarmov in siren z IC 555

Vsestranska nastavljiva nastavitev oscilatorja IC 555 nam omogoča, da jo uporabimo za izdelavo različnih vrst siren in alarmnih vezij. To postane mogoče, ker je nestabilna naprava v bistvu generator valov in jo je mogoče prilagoditi za generiranje različnih vrst zvočnih valov, podobnih zvokom alarma in siren.

Na zgornji sliki vidimo IC 555, konfiguriran kot 800 Hz frekvenčni monoton alarmno vezje .

Zvočnik ima lahko katero koli vrednost impedance zaradi prisotnosti trenutnega omejevalnega upora Rx. Varna vrednost bi lahko bila približno 70 ohmov 1 vata.

Za izdelavo neprekinjenega tonskega alarmnega vezja nadgradimo zgornje vezje z gonilnikom močnostnega tranzistorja Q1 in močnejšim zvočnikom, kot je prikazano spodaj:

Ker lahko zasnova povzroči visoko valovitost, sta vključeni D1 in C3, da se prepreči motnje valovanja pri delovanju IC 555.

Vključeni sta diodi D2 in D3 za nevtralizacijo induktivnih preklopnih konic, ustvarjenih iz zvočniške tuljave, in za zaščito tranzistorja Q1 pred poškodbami.

Impulzno vezje alarmov IC 555

Prejšnji monotoni alarm 800 Hz bi lahko pretvorili v bolj privlačen impulzni alarm 800 Hz, tako da bi dodali še en nestabilen multivibrator z vezjem tonskega generatorja, kot je prikazano spodaj.

Že smo preučevali, kako lahko pin 5 uporabljamo za nadzor širine impulza IC 555.

Tu je IC 2 konfiguriran kot 1 Hz oscilatorjsko vezje, zaradi česar pin 5 IC 1 izmenično postane nizek s hitrostjo 1 Hz. To pa povzroči, da se širina impulza 3 800 Hz zoži do te mere, da skoraj izklopi Q1. Tako se na zvočniku ustvari 1 Hz oster impulzni učinek alarma.

Warble He-Haw alarmni tokokrog

Če želite pretvoriti prejšnjo zasnovo v ušesni zvočni alarm, lahko to storite tako, da preprosto zamenjate diodo D1 z uporom 10 K, kot je razvidno iz zgornjega diagrama. Znani tudi pod imenom hew haw alarm, se pogosto uporabljajo v evropskih nujnih vozilih.

Vemo, da se zatič 5 lahko uporablja z zunanjim visokim / nizkim signalom za modulacijo izhoda zatiča 3 z ustrezno širitvijo / zožitvijo širine impulza. 1 Hz izmenično visoko nizko napajanje na zatiču 5 IC2 prisili izhodno napetost # 3 napetosti IC 1, da ustvari simetrično spreminjajočo se frekvenco, ki se giblje od 500 Hz do 440 Hz. To povzroči, da zvočnik ustvari potreben oster zvok visokega glasnostnega opozorilnega alarma s hitrostjo 1 Hz.

Izdelava policijske sirene

IC 555 se lahko uporablja tudi za izdelavo popolnoma posnemajočega vezja policijske sirene, kot je prikazano zgoraj.

Vezje je zasnovano tako, da proizvaja tipičen objokani zvok, ki se običajno sliši v policijskih sirenah.

Tu je IC2 povezan kot nizkofrekvenčni oscilator s frekvenco, nastavljeno na 6-sekundno stopnjo ON OFF.

Počasna eksponentna trikotna valovna rampa, ustvarjena čez njen C1, se napaja na dnu Q1, konfiguriranega kot zasledovalec oddajnika .

Frekvenca IC1 je nastavljena na 500 Hz, kar postane njegova osrednja frekvenca.

Počasi naraščajoča in padajoča rampa ob vznožju Q1 sledi oddajniku in modulira zatič 5 IC1. Počasna rampa povzroča izmenične cikle počasi naraščajoče napetosti za 3 sekunde in počasi propadajoče napetosti za 3 sekunde na zatiču 5. Zaradi tega zatiča 3 frekvenca in PWM tudi ustrezno modulira, kar ustvarja zvočni policijski zvočni učinek sirene.

Red Alert Star Trek Alarm Circuit

Končno vezje na seznamu je še en zelo zanimiv generator zvočnih učinkov, ki uporablja nestabilni oscilator IC 555. Gre za generator zvoka za rdeči alarm, ki ga zaradi svoje pogoste uporabe v priljubljeni televizijski seriji Star Trek imenujejo tudi alarm za zvezde poti.

Značilno je, da se zvok rdečega opozorilnega alarma sproži z nizkofrekvenčnim tonom, ki se v hitrem razponu približno 1,15 sekunde dvigne na visokofrekvenčno noto, za 0,35 sekunde prekine in znova naraste z nizke na visoko frekvenco in cikel še naprej sproža rdeči opozorilni alarm.

Tako kot prejšnja zvočna vezja alarma in sirene tudi to vezje ponavlja zaporedje, dokler ostane vklopljeno.

IC 2 je tukaj konfiguriran kot nesimetrično oscilatorno vezje. Kondenzator C1 se izmenično polni skozi elemente R1 in D1, izmenično pa se prazni skozi R2.

To ustvari hitro naraščajoče in bledeče žage v kondenzatorju C1. Ta ojačevalni signal medsebojni oddajnik medsebojno pufri in prek R7 uporabi kot modulacijsko napetost na krmilni vhodni zatič 5 IC1.

Zaradi žagaste narave ta valovna oblika povzroči, da izhodna frekvenca zatiča 3 IC1 postopoma narašča za počasi propadajoči del valovne oblike in nato hitro pada med sesedajočim delom valovne oblike.

Med vsakim odpadajočim odsekom valovnega cikla ustrezen pravokotni impulz iz zatiča 3 IC2 takoj izklopi Q2, kar povzroči, da se pin2 IC2 spusti nizko. To prekine izhod C2 in naraščajoči ton na zvočniku, kar povzroči poseben zvočni učinek rdečega opozorilnega trekinga.

Nazaj k tebi

No, to je bilo nekaj namigov glede uporabe IC 555 za ustvarjanje uporabnih vezij za oscilatorje alarmov in siren. Ali imate še kakšen zanimiv generator zvočnih učinkov z IC 555? V tem primeru navedite podrobnosti tukaj, z veseljem jih bomo vključili na zgornji seznam.