Ne555 регулировка скважности: Регулировка частоты и скважности на 555. Генератор прямоугольных импульсов на NE555

Содержание

Регулировка частоты и скважности на 555. Генератор прямоугольных импульсов на NE555

555 — аналоговая интегральная микросхема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры. В качестве примеров применения микросхемы-таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтры дребезга, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи электроэнергии, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры и др.

В данной статье расскажу о построении генератора на этой микросхеме. Как написано выше мы уже знаем что микросхема формирует повторяющиеся импульсы со стабильными временными характеристиками, нам это и нужно.

Схема включения в астабильном режиме. На рисунке ниже это показано.

Так как у нас генератор импульсов, то мы должны знать их примерную частоту. Которую мы рассчитываем по формуле.

Значения R1 и R2 подставляются в Омах, C — в фарадах, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буковкой t. Оно складывается из длительности самого импульса — t1 и промежутком между импульсами — t2. t = t1+t2.

Частота и период — понятия обратные друг другу и зависимость между ними следующая:
f = 1/t.
t1 и t2 разумеется тоже можно и нужно посчитать. Вот так:
t1 = 0.693(R1+R2)C;
t2 = 0.693R2C;

С теорией закончили так что приступим к практике.

Разработал простенькую схему с доступными всем деталями.

Расскажу о ее особенностях. Как уже многие поняли, переключатель S2 используется для переключения рабочей частоты. Транзистор КТ805 используется для усиления сигнала (установить на небольшой радиатор). Резистор R4 служит для регулировки тока выходного сигнала. Сама микросхема служит генератором. Скважность и частоту рабочих импульсов изменяем резисторами R3 и R2. Диод служит для увеличения скважности(можно вообще исключить). Также присутствует шунт и индикатор работы, для него используется светодиод со встроенным ограничителем тока(можно использовать обычный светодиод ограничив ток резистором в 1 кОм). Собственно это все, далее покажу как выглядит рабочее устройство.

Вид сверху, видны переключатели рабочей частоты.

Снизу прикрепил памятку.

Данными подстроечными резисторами регулируется скважность и частота (на памятке видно их обозначение).

Сбоку выключатель питания и выход сигнала.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
IC1 Программируемый таймер и осциллятор

NE555

1
Поиск в LCSC
В блокнот
Т1 Биполярный транзистор

КТ805А

1 Поиск в LCSC В блокнот
D1 Выпрямительный диод

1N4148

1 Поиск в LCSC В блокнот
С1 Конденсатор 1 нФ 1 Поиск в LCSC В блокнот
С2 Конденсатор 100 нФ 1 Поиск в LCSC В блокнот
С3 Конденсатор 1000 нФ 1 Поиск в LCSC В блокнот
C4 Электролитический конденсатор 100 мкФ 1 Поиск в LCSC В блокнот
R1 Резистор

500 Ом

1

Электрический импульс — это кратковременный всплеск напряжения или силы тока. То есть это такое событие в цепи, при котором напряжение резко повышается в несколько раз, а затем так же резко падает к исходной величине. Самый понятный пример — электрический импульс, заставляющий наше сердце биться. Самое же большое количество импульсов возникает у нас в нервных клетках головного и спинного мозга. Мы мыслим и решаем уроки благодаря электрическим импульсам!

А что в электронике? В электронике импульсы применяются повсеместно. Например, в микроконтроллерах или даже в полноценных процессорах домашнего компьютера электрические импульсы задают ритм его работы. Они еще называются тактовыми, или синхро-импульсами. Порой быстродействие вычислительных машин сравнивают именно при помощи значений тактовой частоты.

Все данные внутри электронных устройств тоже передаются при помощи импульсов. Наш интернет, проводной и беспроводной, сотовая связь и даже пульт от телевизора — все используют импульсный сигнал. Попробуем выполнить несколько заданий и на собственном опыте понять особенности генерации электрических импульсов. А начнем мы со знакомства с их важными характеристиками.

1. Период и скважность импульсного сигнала

Представим себе, что мы готовимся к встрече Нового Года и нам просто необходимо сделать мигающую гирлянду. Поскольку мы не знаем, как заставить её мигать самостоятельно, сделаем гирлянду с кнопкой. Будем сами нажимать на кнопку, соединяя тем самым цепь гирлянды с источником питания и заставляя лампочки зажигаться.

Принципиальная схема гирлянды с ручным управлением будет выглядеть так:

Внешний вид макет


Собираем схему и проводим небольшой тест. Попробуем управлять гирляндой согласно нехитрому алгоритму:

  1. нажимаем на кнопку;
  2. ждем 1 секунду;
  3. отпускаем кнопку;
  4. ждем 2 секунды;
  5. переходим к пункту 1.

Это алгоритм периодического процесса. Нажимая на кнопку по алгоритму мы тем самым генерируем настоящий импульсный сигнал! Изобразим на графике его временную диаграмму.


У данного сигнала мы можем определить период повторения и частоту. Период повторения (T) — это отрезок времени, за который гирлянда возвращается в исходное состояние. На рисунке хорошо виден этот отрезок, он равен трем секундам. Величина обратная периоду повторения называется частотой периодического сигнала (F) . Частота сигнала измеряется в Герцах. В нашем случае:

F = 1/T = 1/3 = 0.33 Гц

Период повторения можно разбить на две части: когда гирлянда горит и когда она не горит. Отрезок времени, в течение которого гирлянда горит называется длительностью импульса (t) .

А теперь самое интересное! Отношение периода повторения (T) к длительности импульса (t) называется

скважностью .

S = T / t

Скважность нашего сигнала равна S = 3/1 = 3. Скважность величина безразмерная.

В англоязычной литературе принят другой термин — коэффициент заполнения (Duty cycle) . Это величина, обратная скважности.

D = 1 / S = t / T

В случае нашей гирлянды коэффициент заполнения равен:

D = 1 / 3 = 0.33(3) ≈ 33%

Этот параметр более нагляден. D = 33% означает, что треть периода занята импульсом. А, например, при D = 50% длительность высокого уровня сигнала на выходе таймера будет равна длительности низкого уровня.

2. Генерация импульсного сигнала при помощи микросхемы 555

Теперь попробуем заменить человека и кнопку, ведь мы не хотим весь праздник включать и выключать гирлянду каждые 3 секунды.

В качестве автоматического генератора импульсов используем очень известную микросхему семейства 555. Микросхема 555 — это генератор одиночных или периодических импульсов с заданными характеристиками. По-другому данный класс микросхем называют таймерами.

Существуют разные модификации таймера 555, разработанные разными компаниями: КР1006ВИ1, NE555, TLC555, TLC551, LMC555. Как правило, все они имеют одинаковый набор выводов.


Также производители выделяют два режима работы таймера: одновибратор и мультивибратор. Нам подойдет второй режим, именно в нем таймер будет непрерывно генерировать импульсы с заданными параметрами.

Для примера, подключим к таймеру 555 один светодиод. Причем, используем вариант, когда положительный вывод светодиода соединяется с питанием, а земля к таймеру. Позже будет понятно, почему мы делаем именно так.

Принципиальная схема

Внешний вид макета


Примечание.

В этой схеме есть три компонента без номиналов: резисторы Ra и Rb, а также конденсатор C1 (далее просто C). Дело в том, что именно с помощью этих элементов настраиваются нужные нам характеристики генерируемого импульсного сигнала. Делается это с помощью несложных формул, взятых из технической документации к микросхеме.

T = 1/F = 0.693*(Ra + 2*Rb)*C; (1)

t = 0.693*(Ra + Rb)*C; (2)

Ra = T*1.44*(2*D-1)/C; (3)

Rb = T*1.44*(1-D)/C. (4)

Здесь F — частота сигнала; T — период импульса; t — его длительность; Ra и Rb — искомые сопротивления. Исходя из этих формул, коэффициент заполнения не может быть меньше 50% (иначе мы получим отрицательное значение сопротивления). Вот это новость! А что же нам делать с гирляндой? Ведь согласно нашей постановке, коэффициент заполнения импульсного сигнала должен быть непременно 33%.

Чтобы обойти это ограничение имеется два способа. Первый способ заключается в использовании другой схемы подключения таймера. Существуют более сложные схемы, которые позволяют варьировать параметр D во всем диапазоне от 0 до 100%. Второй способ не требует переделки схемы. Мы просто-напросто инвертируем выход таймера!

Собственно, в предложенной выше схеме мы это уже и сделали. Вспомним, что катод светодиода мы соединили с выводом таймера. В этой схеме светодиод будет гореть, когда на выходе таймера будет низкий уровень.

Раз так, то нам нужно настроить сопротивления Ra и Rb схемы так, чтобы коэффициент заполнения D был равен 66.6%. Учитывая, что T = 3 сек, а D = 0.66, получаем:

Ra = 3*1.44*(2*0.66 — 1)/0.0001 = 13824 Ом

Rb = 3*1.44*(1-D)/0.0001 = 14688 Ом

На самом деле, если мы будет использовать более точные значения D, то получим Ra = Rb = 14400 Ом. Вряд ли мы найдем резистор с таким номиналом. Скорее всего нам потребуется поставить последовательно несколько резисторов, например: один резистор на 10 КОм и 4 штуки на 1 КОм. Для большей точности можем добавить еще два резистора по 200 Ом.

В результате должно получиться что-то подобное:

В этой схеме используются резисторы на 15 КОм.

3. Подключение группы светодиодов к таймеру 555

Теперь, когда мы научились задавать нужный ритм, соберем небольшую гирлянду. В новой схеме пять светодиодов будут включаться на 0.5 сек каждую секунду. Для такого ритма Ra = 0, Rb = 7.2 кОм. То есть, вместо резистора Ra мы можем поставить перемычку.

Выход микросхемы 555 слишком слабый для того, чтобы одновременно зажечь 5 светодиодов. А ведь в настоящей гирлянде их может быть штук 15, 20 и более. Чтобы решить эту проблему, используем биполярный транзистор, работающий с режиме электронного ключа. Возьмем самый распространенный NPN транзистор 2N2222. Также в этой схеме можно использовать полевой N-канальный транзистор, например 2N7000.

Нашим светодиодам потребуется токозадающий резистор. Суммарный ток пяти параллельно соединенных светодиодов должен быть равен I = 20 мА*5 = 100 мА. Напряжение питания всей схемы 9 Вольт. На светодиоде красного цвета напряжение падает на 2 Вольта. Таким образом закон ома на данном участке цепи имеет вид:

100 мА = (9В-2В)/R;

отсюда R2 = 7В/0.1А = 70 Ом.

Округлим сопротивление до 100 Ом, которое можно получить параллельным соединением двух резисторов на 200Ом. А можно и вовсе оставить один резистор на 200Ом, просто светодиоды будут гореть немного тусклее.

Принципиальная схема


Внешний вид макета


Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать.

Собираем схему, подключаем батарейку и наблюдаем за результатом. Если все работает как надо, закрепим полученные знания, сделав несколько забавных устройств.

Задания

  1. Генератор звука. В схеме гирлянды заменить группу светодиодов на пьезодинамик. Увеличить частоту звука, например, до 100 Гц. Если поднять частоту до 15 кГц, то можно будет отпугивать комаров!
  2. Железнодорожный светофор. Подключить к таймеру два светодиода таким образом, чтобы один соединялся с таймером катодом, а второй анодом. Установить частоту импульсов — 1 Гц.

Заключение

Как уже говорилось, таймер 555 — очень популярная микросхема. Это объясняется тем, что большинству электронных устройств свойственны периодические процессы. Любой звук — это периодический процесс. ШИМ сигнал, управляющий скоростью двигателя — тоже периодический, причем с изменяющимся коэффициентом заполнения. И как уже говорилось, работа любого микроконтроллера и процессора основана на тактовом сигнале, имеющем очень точную частоту.

На следующем уроке мы сделаем бинарные часы с помощью таймера и двоичного счетчика. Будет немного сложнее, но интереснее!

Путь в радиолюбительство начинается, как правило, с попытки сборки несложных схем. Если сразу же после сборки схема начинает подавать признаки жизни, — мигать, пищать, щелкать или разговаривать, то путь в радиолюбительство почти открыт. Насчет «разговаривать», скорее всего, получится не сразу, для этого придется прочитать немало книг, спаять и наладить некоторое количество схем, может быть, сжечь большую или маленькую кучу деталей (лучше маленькую).

А вот мигалки и пищалки получаются практически у всех и сразу. И лучшего элемента, чем найти для этих опытов, просто не удастся. Для начала рассмотрим схемы генераторов, но перед этим обратимся к фирменной документации — DATA SHEET. Прежде всего, обратим внимание на графическое начертание таймера, которое показано на рисунке 1.

А на рисунке 2 показано изображение таймера из отечественного справочника. Здесь оно приведено просто для возможности сравнения обозначений сигналов у них и у нас, к тому же «наша» функциональная схема показана более подробно и понятно.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Одновибратор на базе 555

На рисунке 3 изображена схема одновибратора. Нет, это не половинка мультивибратора, хотя сам он вырабатывать колебания не может. Ему требуется посторонняя помощь, пусть даже небольшая.


Рисунок 3. Схема одновибратора

Логика действия одновибратора достаточно проста. На вход запуска 2 подается кратковременный импульс низкого уровня, как показано на рисунке. В результате на выходе 3 получается прямоугольный импульс длительностью ΔT = 1,1*R*C. Если подставить в формулу R в омах, а C в фарадах, то время T получится в секундах. Соответственно при килоомах и микрофарадах результат будет в миллисекундах.

А на рисунке 4 показано, как сформировать запускающий импульс с помощью простой механической кнопки, хотя это вполне может быть полупроводниковый элемент, — микросхема или транзистор.


Рисунок 4.

В целом одновибратор (иногда называют моновибратор, а у бравых военных в ходу было слово кипп-реле) работает следующим образом. При нажатии на кнопку, импульс низкого уровня на выводе 2 приводит к тому, что на выходе таймера 3 устанавливается высокий уровень. Неспроста этот сигнал (вывод 2) в отечественных справочниках называется запуском.

Транзистор, соединенный с выводом 7 (DISCHARGE) в этом состоянии закрыт. Поэтому, ничто не мешает заряжаться времязадающему конденсатору C. Во времена кипп-реле, конечно, никаких 555 не было, все делалось на лампах, в лучшем случае на дискретных транзисторах, но алгоритм работы был такой же.

Пока конденсатор заряжается, на выходе удерживается напряжение высокого уровня. Если в это время на вход 2 подать еще импульс, состояние выхода не изменится, длительность выходного импульса таким образом уменьшить или увеличить нельзя, повторного запуска одновибратора не произойдет.

Другое дело, если подать импульс сброса (низкий уровень) на 4 вывод. На выходе 3 сразу же появится низкий уровень. Сигнал «сброс» имеет высший приоритет, и поэтому может быть подан в любой момент.

По мере заряда напряжение на конденсаторе возрастает, и, в конце концов, достигает уровня 2/3U. Как было рассказано в предыдущей статье, это есть уровень срабатывания, порог, верхнего компаратора, который приводит к сбросу таймера, что является окончанием выходного импульса.

На выводе 3, появляется низкий уровень и в этот же момент открывается транзистор VT3, который разряжает конденсатор C. На этом формирование импульса заканчивается. Если после окончания выходного импульса, но не раньше, подать еще один запускающий импульс, то на выходе сформируется выходной, такой же, как и первый.

Конечно, для нормальной работы одновибратора запускающий импульс должен быть короче, чем импульс, формирующийся на выходе.

На рисунке 5 показан график работы одновибратора.

Рисунок 5. График работы одновибратора

Как можно использовать одновибратор?

Или как говаривал кот Матроскин: «А какая от этого одновибратора польза будет?» Можно ответить, что достаточно большая. Дело в том, что диапазон выдержек времени, который можно получить от этого одновибратора, может достигать не только несколько миллисекунд, но и доходить до нескольких часов. Все зависит от параметров времязадающей RC цепочки.

Вот, пожалуйста, почти готовое решение для освещения длинного коридора. Достаточно дополнить таймер исполнительным реле или нехитрой тиристорной схемой, а в концах коридора поставить пару кнопок! Кнопку нажал, прошел коридор, и не надо заботиться о выключении лампочки. Все произойдет автоматически по окончании выдержки времени. Ну, это просто информация к размышлению. Освещение в длинном коридоре, конечно, не единственный вариант применения одновибратора.

Как проверить 555?

Проще всего спаять несложную схему, для этого почти не понадобится навесных деталей, если не считать таковыми единственный переменный резистор и светодиод для индикации состояния выхода.

У микросхемы следует соединить выводы 2 и 6 и подать на них напряжение, изменяемое переменным резистором. К выходу таймера можно подсоединить вольтметр или светодиод, конечно же, с ограничительным резистором.

Но можно ничего и не паять, более того, провести опыты даже при «наличии отсутствия» собственно микросхемы. Подобные исследования можно проделать с помощью программы — симулятора Multisim. Конечно, такое исследование очень примитивно, но, тем не менее, позволяет познакомиться с логикой работы таймера 555. Результаты «лабораторной работы» показаны на рисунках 6, 7 и 8.


Рисунок 6.

На этом рисунке можно увидеть, что входное напряжение регулируется переменным резистором R1. Около него можно рассмотреть надпись «Key = A», говорящую о том, что величину резистора можно изменять, нажимая клавишу A. Минимальный шаг регулировки 1%, вот только огорчает, что регулирование возможно лишь в сторону увеличения сопротивления, а уменьшение возможно только «мышкой».

На этом рисунке резистор «уведен» до самой «земли», напряжение на его движке близко к нулю (для наглядности измеряется мультиметром). При таком положении движка на выходе таймера высокий уровень, поэтому выходной транзистор закрыт, и светодиод LED1 не светится, о чем говорят его белые стрелки.

На следующем рисунке показано, что напряжение несколько увеличилось.


Рисунок 7.

Но увеличение происходило не просто так, а с соблюдением некоторых границ, а, именно, порогов срабатывания компараторов. Дело в том, что 1/3 и 2/3, если выразить в десятичных дробях в процентах будут 33,33… и 66,66… соответственно. Именно в процентах показана введенная часть переменного резистора в программе Multisim. При напряжении питания 12В это получится 4 и 8 вольт, что достаточно удобно для исследования.

Так вот, на рисунке 6 показано, что резистор введен на 65%, а напряжение на нем 7,8В, что несколько меньше расчетных 8 вольт. При этом светодиод на выходе погашен, т.е. на выходе таймера до сих пор высокий уровень.


Рисунок 8.

Дальнейшее незначительное увеличение напряжения на входах 2 и 6, всего на 1 процент (меньше не дают возможности программы) приводит к зажиганию светодиода LED1, что и показано на рисунке 8, — стрелочки возле светодиода приобрели красный оттенок. Такое поведение схемы говорит о том, что симулятор Multisim работает достаточно точно.

Если продолжить увеличивать напряжение на выводах 2 и 6, то никакого изменения на выходе таймера не произойдет.

Генераторы на таймере 555

Диапазон частот, генерируемый таймером, достаточно широк: от самой низкой частоты, период которой может достигать нескольких часов, до частот в несколько десятков килогерц. Все зависит от элементов времязадающей цепи.

Если не требуется строго прямоугольная форма сигнала, то можно сгенерировать частоту до нескольких мегагерц. Иногда такое вполне допускается, — форма не важна, но импульсы присутствуют. Чаще всего такая небрежность по поводу формы импульсов допускается в цифровой технике. Например, счетчик импульсов реагирует на фронт или спад импульса. Согласитесь, в этом случае «прямоугольность» импульса никакого значения не имеет.

Генератор импульсов формы меандр

Один из возможных вариантов генератора импульсов формы меандр показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема генераторов импульсов формы меандр

Временные диаграммы работы генератора показаны на рисунке 10.

Рисунок 10. Временные диаграммы работы генератора

Верхний график иллюстрирует сигнал на выходе (вывод 3) таймера. А на нижнем графике показано, как изменяется напряжение на времязадающем конденсаторе.

Все происходит точно так же, как уже было рассмотрено в схеме одновибратора показанной на рисунке 3, только не используется запускающий одиночный импульс на выводе 2.

Дело в том, что при включении схемы на конденсаторе C1 напряжение равно нулю, именно оно и переведет выход таймера в состояние высокого уровня, как показано на рисунке 10. Конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R1.

Напряжение на конденсаторе возрастает по экспоненте до тех пор, пока не достигнет порога верхнего порога срабатывания 2/3*U. В результате таймер переключается в нулевое состояние, поэтому конденсатор C1 начинает разряжаться до нижнего порога срабатывания 1/3*U. По достижении этого порога на выходе таймера устанавливается высокий уровень и все начинается сначала. Формируется новый период колебаний.

Здесь следует обратить внимание на то, что конденсатор C1 заряжается и разряжается через один и тот же резистор R1. Поэтому время заряда и разряда равны, а, следовательно, форма колебаний на выходе такого генератора близка к меандру.

Частота колебаний такого генератора описывается очень сложной формулой f = 0,722/(R1*C1). Если сопротивление резистора R1 при расчетах указать в Омах, а емкость конденсатора C1 в Фарадах, то частота получится в Герцах. Если же в этой формуле сопротивление будет выражено в килоомах (КОм), а емкость конденсатора в микрофарадах (мкФ) результат получится в килогерцах (КГц). Чтобы получился генератор с регулируемой частотой, то достаточно резистор R1 заменить переменным.

Генератор импульсов с регулируемой скважностью

Меандр, конечно, хорошо, но иногда возникают ситуации, требующие регулирования скважности импульсов. Именно так осуществляется регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока (ШИМ регуляторы), это которые с постоянным магнитом.

Меандром называют прямоугольные импульсы, у которых время импульса (высокий уровень t1) равно времени паузы (низкий уровень t2). Такое название в электронику пришло из архитектуры, где меандром называют рисунок кирпичной кладки. Суммарное время импульса и паузы называют периодом импульса (T = t1 + t2).

Скважность и Duty cycle

Отношение периода импульса к его длительности S = T/t1 называется скважностью. Это величина безразмерная. У меандра этот показатель равен 2, поскольку t1 = t2 = 0,5*T. В англоязычной литературе вместо скважности чаще применяется обратная величина, — коэффициент заполнения (англ. Duty cycle) D = 1/S, выражается в процентах.

Если несколько усовершенствовать генератор, показанный на рисунке 9, можно получить генератор с регулируемой скважностью. Схема такого генератора показана на рисунке 11.

Рисунок 11.

В этой схеме заряд конденсатора C1 происходит по цепи R1, RP1, VD1. Когда напряжение на конденсаторе достигнет верхнего порога 2/3*U, таймер переключается в состояние низкого уровня и конденсатор C1 разряжается по цепи VD2, RP1, R1 до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до нижнего порога 1/3*U, после чего цикл повторяется.

Изменение положения движка RP1 дает возможность регулировать длительность заряда и разряда: если длительность заряда возрастает, то уменьшается время разряда. При этом период следования импульса остается неизменным, меняется только скважность, или коэффициент заполнения. Ну, это как кому удобней.

На основе таймера 555 можно сконструировать не только генераторы, но и еще много полезных устройств, о которых будет рассказано в следующей статье. Кстати, существуют программы — калькуляторы для расчета частоты генераторов на таймере 555, а в программе — симуляторе Multisim для этих целей есть специальная закладка.

Борис Аладышкин,

Продолжение статьи:

Генератор на 555 с регулировкой скважности

Полный размер Схема для промывки форсунок Не думал, что рисунок, который я нарисовал несколько лет назад, начну встречать в Интернете. На myfielder. Не стоит на схему возлагать больших надежд, потому что это просто усовершенствованная кнопка от звонка. Пояснение про кнопку от звонка. Как достаточно распространенные.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ГЕНЕРАТОР НА NE555 Стенд для промывки форсунок своими руками Серия 2 #стенд #stend

Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью


На просторах интернета очень много схем посвящено данной тематике и подобным конструкциям. Как правило они не лишены одного своего серьёзного недостатка: все они не имеют системы защиты от обратного напряжения.

В большинстве случаев это приводит к печальным последствиям: выгоранию выходных транзисторов и пробою таймера NE Испытывая одну из подобных конструкций я сам спалил пару микросхем NE и несколько выходных ключей.

Тогда и возникла идея доработки данной схемы и добавления простейшей, но надежной защиты. После проведённой доработки больше при работе не возникало никаких проблем и не сгорело ни одного элемента. Итак, рассмотрим работу устройства подробнее. Основу данной схемы составляет генератор прямоугольных импульсов на интегральном таймере NE отечественный аналог КРВИ1.

Частота генератора задаётся цепочкой R1-R2-C1. При данных номиналах частота генератора составляет приблизительно 30 килогерц. С выхода генератора через токоограничительный резистор R3 выходной сигнал поступает на вход составного транзистора Т1-Т2.

В коллектор транзистора Т2 включена первичная обмотка повышающего выходного трансформатора. Диод VD1 служит для защиты устройства от броска обратного напряжения при закрытии транзистора. Супрессорный диод VD2 защищает транзистор Т2 от пробоя и выбирается по максимальному напряжению коллектор-эмиттер Т2.

Супрессорный диод VD3 защищает микросхему DD1 от пробоя. Так как максимальное напряжение питания микросхемы составляет 15 вольт, супрессорный диод следует выбрать на напряжение открывания не более этого значения или немного превышающим. При работе на вторичной обмотке трансформатора напряжение приблизительно киловольт. С выхода данного умножителя и снимается высокое напряжение. Несмотря на всю простоту защиты, она дала отличные результаты и надёжную защиту схемы от бросков обратного напряжения.

Следует отметить интересный факт, что генератор собранный по данной схеме имеет так называемый электронный ветер — поток отрицательно заряженных электронов у высоковольтного провода.

Его можно обнаружить по холодку при приближении руки к высоковольтному проводу. Поэтому данная схема и используется очень часто при построении ионизаторов воздуха. Кроме того замечен ещё один интересный факт: высокое напряжение с данной установки способно растекаться по поверхности диэлектрических материалов стеклу, дереву, бумаге, фарфору, пластмассе Ни с одной другой схемой без умножителя, то есть с переменным напряжением на выходе таких эффектов не было обнаружено.

Не проводите подобные опыты не имея достаточного опыта!!! Соблюдайте строго технику безопасности! Запомните: Электрический ток — это хороший слуга, но плохой хозяин!!! Трансформатор Tr1 — это переделанный строчный трансформатор от старого лампового телевизора. Для его переделки снимаем первичную обмотку и мотаем свою. Первичная обмотка содержит 8 витков провода ПЭЛ Вторичная обмотка высоковольтная, залитая пластмассой остается штатной, после чего трансформатор собирается.

При сборке следует между половинок сердечника следует сделать зазор около 1 мм из тонкого гетинакса или стеклотекстолита. В радиолюбительской литературе много написано о задающих генераторах их модернизации и улучшении характеристик.

Предлагаю вниманию читателей простой задающий генератор с возможностью регулирования параметров выходных импульсов в широких пределах, то есть генератор универсального назначения, который при небольшой доработке выходного каскада об этом рассказано ниже может эффективно использоваться как высокочастотный преобразователь напряжения. Задающий генератор для различных электронных устройств удобно реализовать на широко распространенной микросхеме-таймере КРВИ1 зарубежный аналог LM На рис.

Рассмотрим ее подробнее. Микросхема включена по классической схеме. Времязадающие резисторы R2 и R3 своими сопротивлениями определяют параметры импульсов генератора и его частоту в широких пределах.

Причем сопротивление резистора R2 определяет частоту, a R3 — соответственно ширину импульсов генератора. Кроме удобства регулировки параметров выходных импульсов генератора, такое устройство можно применять универсально, в любых электронных узлах и «самоделках», где требуется задающий генератор с периодом длительности выходных импульсов 10… мкс, а периода следования в диапазоне 50… мкс.

Эти параметры также зависят и от емкости конденсатора С1. Оксидный конденсатор СЗ сглаживает пульсации напряжения от источника питания.

Если вместо источника питания применяют батареи или аккумулятор, этот конденсатор можно исключить из схемы. Напряжение источника питания в диапазоне 6… 15 В. Следует учитывать, что амплитуда выходных импульсов задающего генератора пропорциональна напряжению источника питания. Практическое применение генератор находит в высокочастотных устройствах ЭПРА электронных пускорегулирующих аппаратов , управляющих лампами дневного света , преобразователей напряжения, в охранных и других устройствах бытового предназначения.

Выходной ток генератора на микросхеме КРВИ1 вывод 3 DA1 не превышает мА, что для многих радиолюбительских конструкций вполне достаточно. Однако, для управления более мощной нагрузкой, необходим усилитель тока выходного каскада, электрическая схема которого представлена на рис.

Здесь наиболее оптимальным решением является применение мощного полевого транзистора, не имеющего тока утечки и требующего малого управляющего напряжения в отличие от биполярных транзисторов.

Резистор R5 в данной схеме представляет эквивалент нагрузки, которой может быть спираль нагревательного прибора, лампа накаливания и тому подобные устройства. В другом варианте выходное напряжение снимают с резистора R5 и подают на последующие каскады. Для устройств преобразователей и умножителей напряжения лучше подходит выходной каскад на полевом транзисторе, электрическая схема которого представлен на рис. Здесь, как видно из схемы, в цепи нагрузки полевого транзистора включена обмотка повышающего трансформатора Т1.

Выходное напряжение преобразователя снимается с вторичной обмотки Т1 и может быть без изменений и дополнений схемы управлять лампой дневного света ЛДС с максимальной мощностью до 40 Вт. Принципиальная электрическая схема генератора прямоугольных импульсов показана на рисунке. При этом можно использовать две независимых схемы коммутации с применением схемы с общим эмиттером или общим коллектором до мА и 32 В , или параллельное включение до мА.

Если вывод 13 переключить с «земляного» на й стабилизированное 5 В , то выходы будут включаться попеременно. Согласно документации, КАВ должна работать при напряжении от 7 до 42 В и токе на каждом выходе до мА. Однако у автора при напряжении выше 35 В микросхемы «стреляли». По току микросхемы на верхних пределах не проверялись из-за боязни сжечь их. Имевшиеся экземпляры микросхем работали и в диапазоне частот от долей герц до Сопротивление резистора на входе генератора должно быть в пределах от 1 кОм до МОм, но изменение частоты нелинейное.

А вот изменение частоты от емкости на входе линейное, по крайней мере, до 10 мкФ большие значения автор не пробовал. Точность установки или больший диапазон от долей герц до Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться. Генератор импульсов используется для лабораторных исследований при разработке и наладке электронных устройств.

Генератор работает в диапазоне напряжений от 7 до 41 вольта ивысокой нагрузочной способностью зависящей от выходного транзистора. Его основа — известная всем , часто используемая в. Конденсаторы С1-С4 времязадающей цепи выбираются под необходимый частотный диапазон и емкость их может быть от 10 микрофарад для инфранизкого поддиапазона до пикофарад — для наиболее высокочастотного.

При ограничении среднего тока в мА схема способна достаточно быстро зарядить затвор, но разрядить его выключенным транзистором невозможно. Разряжать затвор с помощью заземленного резистора — также неудовлетворительно медленно. Для этих целей применяется независимый комплементарный повторитель.

Не так давно мне потребовалось собрать генератор прямоугольных импульсов со сравнительно мощным выходом и плавным ручным регулированием частоты и скважности. Её выпускают не один десяток лет, она дёшева, надежна, имеет отличные характеристики и легко согласуется с логическими микросхемами структуры КМОП и ТТЛ. Напряжение питания таймера может лежать в пределах от 5 до 15 В, а выход выдерживает ток нагрузки до мА. К сожалению, поиск в Интернете подходящей схемы генератора не дал результата.

Все найденные страдали одним и тем же недостатком — при изменении частоты менялась и скважность выходных импульсов. Или же регулировка скважности плавная, а частота — ступенчатая, с помощью переключателя. В результате нужный генератор был разработан самостоятельно. Как известно, в таймере NE имеются два компаратора напряжения. Напряжение на времязадающем конденсаторе при работе генератора колеблется между этими порогами.

Для изменения скважности известен классический приём — подать напряжение с выхода микросхемы через разнонаправленные диоды на крайние выводы переменного резистора, регулирующего скважность, а его движок соединить с времязадающим конденсатором. При такой регулировке частота импульсов не изменяется, так как сумма сопротивлений резисторов, через которые заряжается и разряжается конденсатор, остаётся постоянной. Но как плавно регулировать частоту, не изменяя скважность?

Я решил делать это, управляя разностью порогов срабатывания компараторов. Чем она меньше, тем меньше при прочих равных условиях уходит времени на перезарядку конденсатора от одного порога до другого и обратно, тем выше становится частота импульсов. В микросхеме NE верхнее пороговое напряжение выведено на вывод 5, а для нижнего внешний вывод, к сожалению, не предусмотрен.

Если подключить между выводом 5 и общим проводом переменный резистор, он будет одновременно регулировать оба порособрать генератор прямоугольных импульсов со сравнительно мощным выходом и плавным ручным регулированием частоты и скважности. Её выпускают не один десяток лет, она дё-.

Однако нижний останется равным половине верхнего, «отдаляясь» от плюса напряжения питания генератора медленнее, чем верхний порог «приближается» к его минусу. Это сказывается на относительной скорости нарастания и спада напряжения на конденсаторе и приводит к изменению скважности импульсов при регулировке частоты.

Проблему удаётся решить, собрав генератор по схеме, изображённой на рисунке. Здесь внутренний нижний компаратор таймера DA2 заменён внешним, собранным на отдельной микросхеме DA1. Его неинвертирую-щий вход соединён с времязадающим конденсатором С1, а к инвертирующему входу подключён делитель напряжения из резисторов R2, R3, R6-R8, задающий порог срабатывания. Этого равенства добиваются подстроенным резистором R3. Уменьшая сопротивление переменного резистора R7, симметрично относительно половины напряжения питания сближают пороги верхнего компаратора таймера DA2 и внешнего компаратора DA1.

В результате частота импульсов растёт, а их скважность, установленная переменным резистором R4, остаётся неизменной. Нужно сказать, что в первом варианте генератора, схему которого я опубликовал на форуме интернет-портала KAZUS.


Генератор на 555

Разработаны перчатки, помогающие в обучении шрифту Брайля. Усилитель звука на микросхеме HA Иногда в радиолюбительском деле нужен генератор с изменяемым коэффициентом заполнения КЗ для проверки различных схем, силовых выходных каскадов ИИП и тп. А также для проверки самой микросхемы ШИМ.

[СКАЧАТЬ] Генератор регулировка скважности схема на PDF бесплатно или читать онлайн на планшете и смартфоне. Электрическая схема.

Генератор прямоугольных импульсов на NE555

Продолжение начатой темы применения таймера NE В момент включения схемы, конденсатор C1 разряжен и на выходе 3 таймера NE находится высокий уровень. Затем конденсатор C1 через резистор R1 начинает постепенно заряжаться. Теперь конденсатор через сопротивление R1 начинает разряжаться. И процесс повторится снова. Если к выходу добавить еще RC-цепь выделено красным цветом , то выходной сигнал по форме будет приближен к синусоиде. Для таймера NE — частота в кГц является максимальной, поскольку при увеличении ее, работа схемы становится нестабильной. Генератор низкой частоты по сути своей являются таймером времени.

Генераторы на интегральном таймере

Требования к нему невелики, нужны лишь: регулировка частоты периода следования импульсов регулировка скважности коэффициент заполнения, длина импульсов широкий диапазон Этим требованиям вполне удовлетворяет схема генератора на известной и распространённой микросхеме TL Её и многие другие детали для этой схемы можно найти в ненужном компьютерном блоке питания. Генератор имеет силовой выход и возможность раздельного питания логической и силовой частей. Логическую часть схемы можно запитать и от силовой, также её можно питать от переменного напряжения на схеме имеется выпрямитель.

E-mail: Кол-во:. Уведомить о поступлении товара.

Применение таймера NE555. Часть 2 — генератор прямоугольных импульсов на NE555

Выврды таймера. Структура таймера NE Резистором R1 регулируется частота следования импульсов. Резистором R2 регулируется длительность импульсов. Конденсатором С3 задается частотный диапазон. Принцип работы схемы генератора Пока конденсатор С3 заряжается через резистор R2 диод VD1, на выходе 3 микросхемы высокий уровень напряжения на пол Вольта меньше по отношению к источнику питания.

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ С РЕГУЛИРОВКОЙ ЧАСТОТЫ

Новости Статьи База знаний. Губки из опилок помогут в очистке водоемов от нефтяных загрязнений. Новые губки демонстрируют одновременно олефильные и гидрофобные свойства. Компьютеры Радиолюбителю. Генераторы электрических сигналов составляют довольно многочисленную группу устройств, входящих в состав медицинских приборов и аппаратов. Прежде всего, это генераторы стимулирующих сигналов для различных типов электрофизиологической аппаратуры, воздействующей на биологические объекты колебаниями различной формы и интенсивности.

Генератор прямоугольных импульсов собран на таймере NE, с потенциометром для регулировки частоты сигнала. Регулировка скважности.

Хвостик Радиоаматор, 7, Принципиальная электрическая схема генератора прямоугольных импульсов показана на рисунке. При этом можно использовать две независимых схемы коммутации с применением схемы с общим эмиттером или общим коллектором до мА и 32 В , или параллельное включение до мА. Если вывод 13 переключить с «земляного» на й стабилизированное 5 В , то выходы будут включаться попеременно.

Запросить склады. Перейти к новому. Генератор c независимой регулировкой частоты и скважнсти. Когда у меня возникла необходимость собрать генератор с независимой регулировкой скважности и частоты на микросхеме NE, я долго искал подходящую схему, но, к своему удивлению, так ее и не нашел. Все предлагаемые схемы страдали одним и тем же недостатком — при изменении частоты менялась скважность выходных импульсов. Или же они позволяли регулировать скважность плавно, а частоту ступенчато — с помощью переключателя.

Я собираюсь представить вам наиболее удачную среди всех выпускаемых микросхем — это таймер Рис. Поскольку в Интернете вы можете найти большое количество руководств, в которых рассматривается это устройство, и, следовательно, можете спросить, зачем же нам нужно здесь его обсуждать, то у меня для этого есть, по меньшей мере, три причины:.

Существует довольно много схем генераторов импульсов. Многие радиолюбители их переделывают с целью улучшения характеристик. Для тех, кому нужна простая, но функциональная схема генератора прямоугольных импульсов с регулировкой частоты и скважности в довольно широких пределах схема представлена ниже. Кроме того эту схему можно использовать как ШИМ для регулировки мощности нагрузки или регулятор оборотов двигателя, увеличив мощность выходного каскада. У меня такая схема применяется для регулировки оборотов лодочного электромотора, который потребляет 30 ампер.

На просторах интернета очень много схем посвящено данной тематике и подобным конструкциям. Как правило они не лишены одного своего серьёзного недостатка: все они не имеют системы защиты от обратного напряжения. В большинстве случаев это приводит к печальным последствиям: выгоранию выходных транзисторов и пробою таймера NE Испытывая одну из подобных конструкций я сам спалил пару микросхем NE и несколько выходных ключей.


Генератор импульсов с регулируемой скважностью и частотой – Tokzamer

Генератор импульсов с независимым регулированием частоты и скважности

Не так давно мне потребовалось собрать генератор прямоугольных импульсов со сравнительно мощным выходом и плавным ручным регулированием частоты и скважности. Имея некоторый опыт, я сразу решил, что основой генератора должна стать микросхема-таймер NE555 (КР1006ВИ1). Её выпускают не один десяток лет, она дёшева, надежна, имеет отличные характеристики и легко согласуется с логическими микросхемами структуры КМОП и ТТЛ. Напряжение питания таймера может лежать в пределах от 5 до 15 В, а выход выдерживает ток нагрузки до 200 мА.

К сожалению, поиск в Интернете подходящей схемы генератора не дал результата. Все найденные страдали одним и тем же недостатком — при изменении частоты менялась и скважность выходных импульсов. Или же регулировка скважности плавная, а частота — ступенчатая, с помощью переключателя. В результате нужный генератор был разработан самостоятельно.

Как известно, в таймере NE555 имеются два компаратора напряжения. Порог срабатывания одного из них (условно верхнего) без подключения дополнительных резисторов равен 2/3 напряжения питания, а второго (нижнего) — в два раза меньше. Напряжение на времязадающем конденсаторе при работе генератора колеблется между этими порогами. Для изменения скважности известен классический приём — подать напряжение с выхода микросхемы через разнонаправленные диоды на крайние выводы переменного резистора, регулирующего скважность, а его движок соединить с времязадающим конденсатором. При такой регулировке частота импульсов не изменяется, так как сумма сопротивлений резисторов, через которые заряжается и разряжается конденсатор, остаётся постоянной.

Но как плавно регулировать частоту, не изменяя скважность? Я решил делать это, управляя разностью порогов срабатывания компараторов. Чем она меньше, тем меньше при прочих равных условиях уходит времени на перезарядку конденсатора от одного порога до другого и обратно, тем выше становится частота импульсов.

В микросхеме NE555 верхнее пороговое напряжение выведено на вывод 5, а для нижнего внешний вывод, к сожалению, не предусмотрен. Если подключить между выводом 5 и общим проводом переменный резистор, он будет одновременно регулировать оба порособрать генератор прямоугольных импульсов со сравнительно мощным выходом и плавным ручным регулированием частоты и скважности. Имея некоторый опыт, я сразу решил, что основой генератора должна стать микросхема-таймер NE555 (КР1006ВИ1). Её выпускают не один десяток лет, она дё-

га. Однако нижний останется равным половине верхнего, «отдаляясь» от плюса напряжения питания генератора медленнее, чем верхний порог «приближается» к его минусу. Это сказывается на относительной скорости нарастания и спада напряжения на конденсаторе и приводит к изменению скважности импульсов при регулировке частоты.

Проблему удаётся решить, собрав генератор по схеме, изображённой на рисунке. Здесь внутренний нижний компаратор таймера DA2 заменён внешним, собранным на отдельной микросхеме DA1. Его неинвертирую-щий вход соединён с времязадающим конденсатором С1, а к инвертирующему входу подключён делитель напряжения из резисторов R2, R3, R6-R8, задающий порог срабатывания. При разомкнутой цепи переменного резистора R7 или при его очень большом сопротивлении порог срабатывания компаратора DA1 точно такой же, как у отключённого внутреннего компаратора таймера DA2 — 1/3 напряжения питания. Этого равенства добиваются подстроенным резистором R3. Уменьшая сопротивление переменного резистора R7, симметрично относительно половины напряжения питания сближают пороги верхнего компаратора таймера DA2 и внешнего компаратора DA1. В результате частота импульсов растёт, а их скважность, установленная переменным резистором R4, остаётся неизменной.

Нужно сказать, что в первом варианте генератора, схему которого я опубликовал на форуме интернет-портала KAZUS.RU http://kazus.ru/forums/ showthread.php?t=94852, резистор R6 отсутствует. Но, как выяснилось, без него не удаётся добиться полной симметрии порогов, мешает имеющийся внутри таймера соединённый с его выводом 5 делитель напряжения, формирующий из верхнего порога нижний. Резистор R6, сопротивление которого равно сумме сопротивлений резисторов этого делителя, компенсирует его влияние, делая симметричной полную схему формирования порогов.

Субъективно качество балансировки можно оценить, подключив между выводом 3 таймера и общим проводом вольтметр постоянного напряжения. Его показания должны зависеть только от положения переменного резистора R4. При регулировке частоты переменным резистором R7 они изменяться не должны. Этого добиваются с помощью подстроенного резистора R3. Если частота импульсов настолько низка, что стрелка вольтметра колеблется им в такт, следует подключить вольтметр к таймеру через интегрирующую RC-цепь с достаточно большой постоянной времени или временно повысить частоту импульсов, установив конденсатор С1 меньшей ёмкости.

При указанных на схеме номиналах элементов и напряжении питания 15 В переменный резистор R7 регулирует частоту импульсов приблизительно от 50 до 830 Гц. Однако снижение напряжения питания до 5 В ведёт к уменьшению частоты почти в два раза. В связи с этим желательно питать генератор стабилизированным напряжением.

Нагрузочная способность выхода таймера NE555 позволяет напрямую управлять довольно мощными исполнительными устройствами и ключевыми элементами. Это обстоятельство, а также возможность независимого регулирования частоты и скважности может обусловить широкий спектр применения генератора.

Автор: П. Галашевский, г. Херсон, Украина

Мнения читателей
  • Анатолий / 04.05.2021 — 18:43

Повелся как и другие на заголовок, и разочаровался. К сожалению автор слукавил, так случается в интернете часто. Выдают желаемое за действительное. Схема работает, но при регулировке частоты скважность (т.е. коэффициент заполнения) убегает. Соответственно происходит аналогичное и при регулировке скважности. Все смотрел используя осциллограф и частотометр. До этого опробовал различные варианты на NE555 и на различной логике, порядка более двух десятков схем, все без толку. Будем искать.

Саша 24 / 07.04.2021 — 11:01

Ещё один ген с огромной скважностью https://gorchilin.com/articles/scheme/short_pulse_generator_2

Андрей / 08.06.2017 — 22:13

Две микросхемы — уже увеличение габаритов устройства

Михаил / 20.03.2016 — 21:58

2 — инверсный выход, полагаю.

Александр / 20.10.2014 — 20:47

Люди добые допомогите хто чем может : частота нужна до 5 МегаГерц на генераторе прямоугольных импульсов минимальной длительности регулируемой скважности , для управления транзисторным ключём.Дома горы металолома и не знаю что куда и для чего , но радимантажник .Может на транзисторах можно сделать.

Следопыт. / 12.10.2014 — 14:42

Тоже нужен ген.пр.имп. Пол интернета перевернул, изготовил по рекомендуемым схемам три ген. и ничего путнего из них не выдавил, получаю на выходе, самое лучшее трапецию со скругленными углами, либо узор отдаленно напоминающий ее. Схемы я конечно читаю, но в электронике не совсем силен. Но когда смотрю на подобные схемы появляется мысль, что их выкладывают на форум вообще дилетанты. Думаю придется обратить внимание на более сложные схемы.

владимир / 14.04.2014 — 09:34

в80годы была публикация цыфрового фильтра построенного наттл логике к155ла3 суть втом что любая частота есть опроксимация длительности имея двапараметра длительности можно фиксировать скважность меняя эти параметры можно управлять скважностью причем изменение частоты не приводитк изменению скважности схема состоит из двух корпусов ла 3 и ви1 как задающий гениратор с уважением ко всем кто творит внастоящее время работаю над темой влияние низких потенциалов на рост растений вчасности картофеля за 20 дней урожай 300килограм с1кв метра в теплице яживу вказахстане 87013535332 звоните

алексей / 25.02.2014 — 15:20

мое мнение , если бы открытие нижнего компаратора происходило быстрей или медленней тогда бы при обычном запуске таймера импульсы были бы уже не симметричны , а такого же не происходит . я собирал данный девайс который на сайте ,но увы он близко не рабочий . на частое 400 герц при регулировки скважности частота уходит на 100 герц вверх или вниз . проверено на мультиметре и на осциллографе .

Алексей / 20.02.2014 — 20:09

собрал данный генератор . ничего подобного что скважность независимая с частотой. при регулировки скважности частота разъезжаетсяесли частота 500 герц то она уезжает на 100 . или этонормально ?

Алекс / 10.01.2013 — 00:21

«К сожалению, поиск в Интернете подходящей схемы генератора не дал результата. Все найденные страдали одним и тем же недостатком — при изменении частоты менялась и скважность выходных импульсов.»»Но как плавно регулировать частоту, не изменяя скважность?» (скорее всего на высоких частотах?)а меня наоборот проблемка — меняешь скважность — идут изменения в частоте (один резистор через два встречных диода на 55 микрухе) в пределах нескольких десятков герцНапример, при меандре — 8Гц, ползунок влево — 18Гц, вправо — 25Гц. В данной схеме такая проблема решена?СПСБ.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Очень простой генератор из ардуины.

  • Форумы
  • Мастерская
  • Проекты участников
  • Оборудование

ТехнарьКто

Иногда бывает нужно подать сигнал определённой частоты, а специального устройства под рукой нету. Благодаря появлению микроконтроллеров теперь можно при необходимости хоть на коленке в поле сделать генератор. Вот скетч для генератора с регулируемой частотой, пользуюсь давно и успешно.

Генератор частоты от 1 Гц до 8 000 000 Гц. Вырабатывает однополярный меандр со скважность 2. По русски это значит длительность импульса и длительность паузы между импульсами равны, а сигнал имеет прямоугольную форму.

Вопрос: Что такое генератор?
Ответ: Это устройство которое преобразует энергию источника питания в энергию выходных электрических импульсов заданной частоты и формы.

Вопрос: А мне то это зачем?
Ответ: Очень хороший вопрос, ответ на который Вы вряд ли найдете в интернете. Вы сможете проверить работоспособность усилителя. Проверить диапазон воспроизводимых усилителем частот. Проверить целостность динамика, даже без усилителя с помощью только этого генератора. Найти обрыв силового провода в проводке, обрыв телефонного провода, обрыв в электропроводке автомобиля. Правда кроме генератора нужен будет еще и детектор сигнала. Для поиска обрыва проводки генератор присоединяют к исследуемой линии, а частота генератора лежит в пределах килогерца. Поиск производится детектором. По резкому уменьшения громкости звука, определяется место разрыва. Генератор позволит проверить работу микропроцессора ардуины или PIC контроллера при использовании его как тактового. Можно сделать звуковую сирену с тональностью сигнала который Вам нравиться. Сделать передатчик с использованием генератора в качестве задающего несущую частоту. Настроить фильтр низкой частоты, настроить фильтр высокой частоты, настроить режекторный фильтр. Фильтры используют в цветомузыке, в каскадах радиоприемников, в импульсной технике для защиты от помех, для очистки информационного сигнала от сопутствующих работе помех. Подать сигнал низкой частоты на устройства работающие на шине I2C и посмотреть обмен информации хоть с помощью вольтметра. С помощью генератора можно измерять индуктивность и емкость с очень высокой точностью. Да и вообще сейчас трудно назвать современное электронное устройство в котором нет генератора и для быстрой проверки работы устройства не требовался бы внешний генератор, хотя бы такой. Кроме этого при использовании генератора показывающего все знаки неизменно возникнет вопрос, почему во всех генераторах частота немного отличается. Поэтому этот генератор позволит заинтересоваться вопросом точности и что же такое ppm, ppb зачем и когда это нужно.

Подначка: Да я программу генератора на компьютере запущу. Че мне заморачиватся.
Ответ: Программы генераторов на компьютере для звуковых карт ограничены звуковой частотой. Мне будет очень любопытно узнать, как вы с генерируете сигнал хотя бы в мегагерц 1 000 000 Гц с помощью звуковой карты. С помощью этого генератора — легко.

Теперь Вы знаете зачем нужен генератор. Практические примеры использования выходят за рамки данного сообщения. Здесь только про создание самого генератора.

Итак схема.

Я же обещал очень простой генератор

На выход сигнала можно смело цеплять динамик для проверки его работоспособности. Без конденсатора можно сразу подавать сигнал на микроконтроллеры и электронные схемы у которых 5V питание.

Из терминала послать требуемую частоту в герцах. Только цифру. В ответ в терминал будет выведена частота в герцах, а на выходе генератора появиться сигнал с частотой как в терминале.
Пример для частоты 200 кГц. В терминале набирал 200000

Пример для частоты 8 мегагерц. В терминале набирал 8000000

Меандр кривой из за малого частотного диапазона осциллографа. Но это совершенно другой вопрос.

Надо понимать, что выводимая в терминале частота будет отличаться от реальной. Выводимая в терминале частота была бы при идеальном кварце работающем точно на частоте 16 000 000 Гц. У ардуин такого не бывает. Если кому интересно, то могу написать о кварцевых резонаторах. Для понимания, почему в ардуино не бывает точных кварцев.

PS Поскольку в целом я далек от программирования но весьма не плохой электроник, вынужденный современностью разбираться в коде разных программ, то по большей части использую приборы которые кто то уже делал. Зачастую модифицирую, иногда и очень сильно, под свои потребности и использую. При этом считаю, что соблюдение авторства все равно должно быть. Код обычно беру из общедоступных источников, когда авторы сами выложили для использования другими. Поскольку найти конструкции бывает затруднительно, а при повторении конструкций бывают малопонятные особенности, о которых Вы можете и не найти информации, то считаю, что выложить и подробно описать для чего это надо и как заставить работать ту или иную конструкцию — это нормально.

Генератор электрических импульсов на таймере 555

Электрический импульс — это кратковременный всплеск напряжения или силы тока. То есть это такое событие в цепи, при котором напряжение резко повышается в несколько раз, а затем так же резко падает к исходной величине. Самый понятный пример — электрический импульс, заставляющий наше сердце биться. Самое же большое количество импульсов возникает у нас в нервных клетках головного и спинного мозга. Мы мыслим и решаем уроки благодаря электрическим импульсам!

А что в электронике? В электронике импульсы применяются повсеместно. Например, в микроконтроллерах или даже в полноценных процессорах домашнего компьютера электрические импульсы задают ритм его работы. Они еще называются тактовыми, или синхро-импульсами. Порой быстродействие вычислительных машин сравнивают именно при помощи значений тактовой частоты.

Все данные внутри электронных устройств тоже передаются при помощи импульсов. Наш интернет, проводной и беспроводной, сотовая связь и даже пульт от телевизора — все используют импульсный сигнал. Попробуем выполнить несколько заданий и на собственном опыте понять особенности генерации электрических импульсов. А начнем мы со знакомства с их важными характеристиками.

1. Период и скважность импульсного сигнала

Представим себе, что мы готовимся к встрече Нового Года и нам просто необходимо сделать мигающую гирлянду. Поскольку мы не знаем, как заставить её мигать самостоятельно, сделаем гирлянду с кнопкой. Будем сами нажимать на кнопку, соединяя тем самым цепь гирлянды с источником питания и заставляя лампочки зажигаться.

Принципиальная схема гирлянды с ручным управлением будет выглядеть так:

Внешний вид макет

Собираем схему и проводим небольшой тест. Попробуем управлять гирляндой согласно нехитрому алгоритму:

  1. нажимаем на кнопку;
  2. ждем 1 секунду;
  3. отпускаем кнопку;
  4. ждем 2 секунды;
  5. переходим к пункту 1.

Это алгоритм периодического процесса. Нажимая на кнопку по алгоритму мы тем самым генерируем настоящий импульсный сигнал! Изобразим на графике его временную диаграмму.

У данного сигнала мы можем определить период повторения и частоту. Период повторения (T) — это отрезок времени, за который гирлянда возвращается в исходное состояние. На рисунке хорошо виден этот отрезок, он равен трем секундам. Величина обратная периоду повторения называется частотой периодического сигнала (F). Частота сигнала измеряется в Герцах. В нашем случае:

F = 1/T = 1/3 = 0.33 Гц

Период повторения можно разбить на две части: когда гирлянда горит и когда она не горит. Отрезок времени, в течение которого гирлянда горит называется длительностью импульса (t).

А теперь самое интересное! Отношение периода повторения (T) к длительности импульса (t) называется скважностью.

Скважность нашего сигнала равна S = 3/1 = 3. Скважность величина безразмерная.

В англоязычной литературе принят другой термин — коэффициент заполнения (Duty cycle). Это величина, обратная скважности.

В случае нашей гирлянды коэффициент заполнения равен:

D = 1 / 3 = 0.33(3) ≈ 33%

Этот параметр более нагляден. D = 33% означает, что треть периода занята импульсом. А, например, при D = 50% длительность высокого уровня сигнала на выходе таймера будет равна длительности низкого уровня.

2. Генерация импульсного сигнала при помощи микросхемы 555

Теперь попробуем заменить человека и кнопку, ведь мы не хотим весь праздник включать и выключать гирлянду каждые 3 секунды.

В качестве автоматического генератора импульсов используем очень известную микросхему семейства 555. Микросхема 555 — это генератор одиночных или периодических импульсов с заданными характеристиками. По-другому данный класс микросхем называют таймерами.

Существуют разные модификации таймера 555, разработанные разными компаниями: КР1006ВИ1, NE555, TLC555, TLC551, LMC555. Как правило, все они имеют одинаковый набор выводов.

Также производители выделяют два режима работы таймера: одновибратор и мультивибратор. Нам подойдет второй режим, именно в нем таймер будет непрерывно генерировать импульсы с заданными параметрами.

Для примера, подключим к таймеру 555 один светодиод. Причем, используем вариант, когда положительный вывод светодиода соединяется с питанием, а земля к таймеру. Позже будет понятно, почему мы делаем именно так.

Принципиальная схема

Внешний вид макета

Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать.

В этой схеме есть три компонента без номиналов: резисторы Ra и Rb, а также конденсатор C1 (далее просто C). Дело в том, что именно с помощью этих элементов настраиваются нужные нам характеристики генерируемого импульсного сигнала. Делается это с помощью несложных формул, взятых из технической документации к микросхеме.

T = 1/F = 0.693*(Ra + 2*Rb)*C; (1)

t = 0.693*(Ra + Rb)*C; (2)

Здесь F — частота сигнала; T — период импульса; t — его длительность; Ra и Rb — искомые сопротивления. Исходя из этих формул, коэффициент заполнения не может быть меньше 50% (иначе мы получим отрицательное значение сопротивления). Вот это новость! А что же нам делать с гирляндой? Ведь согласно нашей постановке, коэффициент заполнения импульсного сигнала должен быть непременно 33%.

Чтобы обойти это ограничение имеется два способа. Первый способ заключается в использовании другой схемы подключения таймера. Существуют более сложные схемы, которые позволяют варьировать параметр D во всем диапазоне от 0 до 100%. Второй способ не требует переделки схемы. Мы просто-напросто инвертируем выход таймера!

Собственно, в предложенной выше схеме мы это уже и сделали. Вспомним, что катод светодиода мы соединили с выводом таймера. В этой схеме светодиод будет гореть, когда на выходе таймера будет низкий уровень.

Раз так, то нам нужно настроить сопротивления Ra и Rb схемы так, чтобы коэффициент заполнения D был равен 66.6%. Учитывая, что T = 3 сек, а D = 0.66, получаем:

Ra = 3*1.44*(2*0.66 — 1)/0.0001 = 13824 Ом

Rb = 3*1.44*(1-D)/0.0001 = 14688 Ом

На самом деле, если мы будет использовать более точные значения D, то получим Ra = Rb = 14400 Ом. Вряд ли мы найдем резистор с таким номиналом. Скорее всего нам потребуется поставить последовательно несколько резисторов, например: один резистор на 10 КОм и 4 штуки на 1 КОм. Для большей точности можем добавить еще два резистора по 200 Ом.

В результате должно получиться что-то подобное:

В этой схеме используются резисторы на 15 КОм.

3. Подключение группы светодиодов к таймеру 555

Теперь, когда мы научились задавать нужный ритм, соберем небольшую гирлянду. В новой схеме пять светодиодов будут включаться на 0.5 сек каждую секунду. Для такого ритма Ra = 0, Rb = 7.2 кОм. То есть, вместо резистора Ra мы можем поставить перемычку.

Выход микросхемы 555 слишком слабый для того, чтобы одновременно зажечь 5 светодиодов. А ведь в настоящей гирлянде их может быть штук 15, 20 и более. Чтобы решить эту проблему, используем биполярный транзистор, работающий с режиме электронного ключа. Возьмем самый распространенный NPN транзистор 2N2222. Также в этой схеме можно использовать полевой N-канальный транзистор, например 2N7000.

Нашим светодиодам потребуется токозадающий резистор. Суммарный ток пяти параллельно соединенных светодиодов должен быть равен I = 20 мА*5 = 100 мА. Напряжение питания всей схемы 9 Вольт. На светодиоде красного цвета напряжение падает на 2 Вольта. Таким образом закон ома на данном участке цепи имеет вид:

отсюда R2 = 7В/0.1А = 70 Ом.

Округлим сопротивление до 100 Ом, которое можно получить параллельным соединением двух резисторов на 200Ом. А можно и вовсе оставить один резистор на 200Ом, просто светодиоды будут гореть немного тусклее.

Принципиальная схема

Внешний вид макета

Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать.

Собираем схему, подключаем батарейку и наблюдаем за результатом. Если все работает как надо, закрепим полученные знания, сделав несколько забавных устройств.

Задания

  1. Генератор звука. В схеме гирлянды заменить группу светодиодов на пьезодинамик. Увеличить частоту звука, например, до 100 Гц. Если поднять частоту до 15 кГц, то можно будет отпугивать комаров!
  2. Железнодорожный светофор. Подключить к таймеру два светодиода таким образом, чтобы один соединялся с таймером катодом, а второй анодом. Установить частоту импульсов — 1 Гц.

К размышлению

Как уже говорилось, таймер 555 — очень популярная микросхема. Это объясняется тем, что большинству электронных устройств свойственны периодические процессы. Любой звук — это периодический процесс. ШИМ сигнал, управляющий скоростью двигателя — тоже периодический, причем с изменяющимся коэффициентом заполнения. И как уже говорилось, работа любого микроконтроллера и процессора основана на тактовом сигнале, имеющем очень точную частоту.

На следующем уроке мы сделаем бинарные часы с помощью таймера и двоичного счетчика. Будет немного сложнее, но интереснее!

Генератор импульсов с регулируемой скважностью и частотой

9zip.ru Катушки Теслы Генератор на TL494 с регулировкой частоты и скважности

Очень полезным устройством при проведении экспериментов и настроечных работ является генератор частоты. Требования к нему невелики, нужны лишь:

  • регулировка частоты (периода следования импульсов)
  • регулировка скважности (коэффициент заполнения, длина импульсов)
  • широкий диапазон

Этим требованиям вполне удовлетворяет схема генератора на известной и распространённой микросхеме TL494. Её и многие другие детали для этой схемы можно найти в ненужном компьютерном блоке питания. Генератор имеет силовой выход и возможность раздельного питания логической и силовой частей. Логическую часть схемы можно запитать и от силовой, также её можно питать от переменного напряжения (на схеме имеется выпрямитель).

Диапазон регулировки частоты генератора чрезвычайно высок — от десятков герц до 500 кГц, а в некоторых случаях — и до 1 МГц, зависит от микросхемы, у разных производителей разные реальные значения максимальной частоты, которую можно «выжать».


Перейдём к описанию схемы:

— питание цифровой части схемы, постоянным и переменным напряжением соответственно, 16-20 вольт.
Vout — напряжение питания силовой части, именно оно будет на выходе генератора, от 12 вольт. Чтобы запитать цифровую часть схемы от этого напряжения, необходимо соединить Vout и Пит± с учётом полярности (от 16 вольт).
OUT(+/D) — силовой выход генератора, с учётом полярности. + — плюс питания, D — drain полевого транзистора. К ним подключается нагрузка.
G D S — винтовая колодка для подключения полевого транзистора, который выбирается по параметрам в зависимости от ваших требований к частоте и мощности. Разводка печатной платы выполнена с учётом минимальной длины проводников к выходному ключу и необходимой их ширины.

Rt — переменный резистор управления диапазоном частот генератора, его сопротивление необходимо выбрать под ваши конкретные требования. Онлайн калькулятор расчёта частоты TL494 прилагается ниже. Резистор R2 ограничивает минимальное значения сопротивления времязадающего резистора микросхемы. Его можно подобрать под конкретный экземпляр микросхемы, а можно ставить таким, как на схеме.
Ct — частотозадающий конденсатор, отсыл, опять же, к онлайн калькулятору. Позволяет задать диапазон регулировки под ваши требования.
Rdt — переменный резистор для регулировки скважности. Резистором R1 можно точно подогнать диапазон регулировки от 1% до 99%, также вместо него можно поставить вначале перемычку.

Ct, нФ:
R2, кОм:
Rt, кОм:

Несколько слов о работе схемы. Подачей низкого уровня на 13 вывод микросхемы (output control) она переведена в однотактный режим. Нижний по схеме транзистор микросхемы нагружен на резистор R3 для создания выхода для подключения к генератору измерителя частоты (частотометра). Верхний же транзистор микросхемы управляет драйвером на комплиментарной паре транзисторов S8050 и S8550, задача которого — управлять затвором силового выходного транзистора. Резистор R5 ограничивает ток затвора, его значение можно менять. Дроссель L1 и конденсатор ёмкостью 47n образую фильтр для защиты TL494 от возможных помех, создаваемых драйвером. Индуктивность дросселя, возможно, следует подобрать под ваш диапазон частот. Следует отметить, что тразнисторы S8050 и S8550 выбраны не случайно, так как они имеют достаточную мощность и скорость, что обеспечит необходимую крутизну фронтов. Как видите, схема предельно проста, и, в то же время, функциональна.

Переменный резистор Rt следует выполнить в виде двух последовательно соединённых резисторов — однооборотного и многооборотного, если вам нужна плавность и точность регулировки частоты.


В качестве силового транзистора можно использовать практически любые полевые транзисторы, подходящие по напряжению, току и частоте. Это могут быть: IRF530, IRF630, IRF640, IRF840.

Чем меньше сопротивление транзистора в открытом состоянии, тем меньше он будет нагреваться при работе. Тем не менее, наличие радиатора на нём обязательно.

Собрано и проверено по схеме, которую предоставил flyer.

Генераторы импульсов на элементах ТТЛ, КМОП и ЭСЛ

В принципе, электрических колебаний представляет собой один или несколько усилительных каскадов, охваченных обратной связью с частотно-зависимыми сопротивлениями, которые и обеспечивают генерацию на требуемой частоте. В качестве частотіно-задающих элементов генераторов используют RC, LC, RLC-цепи, а также пьезокерамические и кварцевые резонаторы.

Схема генератора с RC частотно-задающей цепью и временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на рис. 24. Принцип его работы основан на процессе зарядки-разрядки конденсатора С через резистор R. Через этот резистор осуществляется ООС по постоянному току, а через конденсатор—ПОС по переменному. Предположим, что в начальный момент конденсатор разряжен, на выходе элемента DD1.2 действует напряжение низкого уровня — начнется заряд конденсатора (рис. 24, участок а). По мере его зарядки напряжение на нем увеличивается, а на выходе элемента DDL1—уменьшается (рис. 24, участок б). Когда напряжение на выходе элемента DD1.1 станет соответствовать низкому уровіню, выходное напряжение элемента DD1.2 начнет увеличиваться. Этот прирост напряжения через конденсатор поступает на вход элемента DD1.1, что приводит к резкому уменьшению его выходного напряжения, значит, к резкому увеличению выходного напряжения элемента DD1.2, что, в свою очередь, приводит к резкому уменьшению напряжения на выходе элемента DD1.1 и т. д. Таким образом, устройство скачком переключается в другое состояние — с напряжением высокого уровня на выходе элемента DD1.2 (рис. 24, участок в),

С этого момента начнется перезаряд конденсатора, в результате «его напряжение на входе элемента DDil.l уменьшается; а на его выходе — увеличивается (рис. 24, участок г). Когда напряжение на выходе элемента DD1.1 достигает напряжения высокого уровня, устройство скачком переключается в исходное состояние и процесс повторяется.

В таком генераторе можно использовать элементы ТТЛ, КМОП и ЭСЛ, но, в зависимости от конкретных элементов, на нее накладываются определенные ограничения. Для элементов КМОП сопротивление резистора может быть от единиц килоом до десятков мегаом, а емкость конденсатора — от десятков пикофарад до сотен микрофарад, а вот для элементов ТТЛ сопротивление резистора ограничено более узкими рамками, о чем уже говорилось ранее.

Рис. 24. Генератор с RC частотно-задающей цепью (а) и графики (б), поясняющие его работу

Частоту , генерации можно определить по приближенной формуле

Учитывая, что элементы КМОП имеют ограничения по частотному диапазону, рекомендовать их можно для генераторов на частоты до 2. 4 МГц. Для более высокочастотных генераторов следует применять элементы ТТЛ или ЭСЛ. Перестройку частоты генераторов можно осуществлять с помощью переменных резистора или конденсатора. Температурная стабильность таких генераторов невысока и для ее повышения используют конденсаторы с определенным ТКЕ.

Устройство, собранное по схеме рис. 24, генерирует прямоугольные импульсы со скважностью примерно равной 2 (скважность — отношение периода следования импульсов к их длительности). Если же скважность импульсов необходимо изменять, сохраняя при этом частоту их следования, надо синхронно изменять цепи зарядки и разрядки конденсатора. Как это реализовать, показано на рис. 26. Здесь для регулировки скважности импульсов используют потенциометр R1. В среднем положении его движка, когда время зарядки и разрядки конденсатора СІ примерно одинаково, скважность близка к 2. При перемещении движка в ту или иную сторону время зарядки будет, например, уменьшаться, а разрядки — увеличиваться, это приведет к изменению скважности, при этом частота следования будет изменяться незначительно. В таком генераторе можно регулировать скважность примерно от 1,01 до 100.

Если необходимо получить сигнал синусоидальной формы или повысить стабильность частоты, то в часготно-задающей цепи надо использовать LC-контур, который будет выполнять еще и фильтрующую функцию, подавляя гармонические составляющие высших порядков. Схема такого варианта генератора [8] приведена на рис. 26,а, его удобно использовать для частот более 3 . 5 МГц. Сигнал снимают с катушки L2, он имеет синусоидальную форму. Катушка U1 имеет отвод от середины, а соотношение витков этих катушек должно быть как 1 :7. Схема генератора на элементе ТТЛ с частогно-задающей цепью на последовательном LC-контуре приведена на рис. 26,б [43].

Простой генератор на элементах КМОП и LC-контуре можно собрать по схеме рис. 27. В нем через резистор R1 и катушку индуктивности L1 осуществляется ООС ло постоянному току, благодаря чему при изменении питающего напряжения обеспечивается устойчивая работа генератора в широких пределах. Так как входное сопротивление элемента составляет сотни килоом — единицы мегаом, он слабо шунтирует контур C1L1C2, поэтому добротность контура будет достаточно большой, что обеспечивает хорошую форму сигнала. Чтобы нагрузка не оказывала существенного влияния на частоту генератора, связь с ней осуществляется через конденсатор СЗ небольшой емкости.

Рис. 25. Принципиальная схема генератора с регулируемой скважностью импульсов

Общий недостаток описанных выше генераторов—сравнительно невысокая стабильность генерируемой частоты (10-3. 10-4 1/град). Для повышения стабильности применяют пьезокерамические и кварцевые резонаторы, включая их, например, вместо конденсатора в цепи ПОС (см. рис. 24), чем обеспечивают мягкий режим самовозбуждения. Однако при таком способе включения резонаторов возможно возникновение генерации на частотах, отличных от собственной частоты резонатора. Чтобы этого не произошло, используют различные способы фазовой или амплитудной селекции нужной частоты.

На рис. 28 приведена схема генератора с кварцевой стабилизацией частоты в диапазоне 2 . 10 МГц [9, 10]. Здесь конденсаторы С1 и G2 служат для подавления возможной паразитной генерации на частотах, отличных от частоты кварцевого резонатора BQ1. Для устранения влияния нагрузки на частоту генератора применен буферный элемент DD1.3. Настройка заключается в установке генерируемой частоты с помощью подбора емкости конденсатора СЗ. В табл. 2 приведены данные элементов для разных диапазонов частот.

Рис. 26. Принципиальные схемы LC-генераторов на элементах ТТЛ

Для повышения добротности контура емкость конденсатора С2 следует выбирать в 2—4 раза больше емкости конденсатора С1. Частоту генерации можно определить по формуле:

Рис. 27. Принципиальная схема генератора на LC-контуре и элементе КМОП

Рис. 28. Генератор на элементах ТТЛ с кварцевой стабилизацией частоты

Генератор с кварцевой стабилизацией частоты можно собрать всего на одном элементе КМОП (рис. 29). В нем резистор R1 выводит элемент DD1.1 на линейный участок передаточной характеристики. Резистор R2 выполняет одновременно несколько функций: обеспечивает дополнительный сдвиг фаз в цепи ООС по переменному току, предотвращает возможность паразитного самовозбуждения, снижает мощность, рассеиваемую на кварцевом резонаторе, что благотворно сказывается на стабильности частоты, а также ослабляет шунтирующее действие элемента на кварцевый резонатор, что также повышает стабильность частоты. Благодаря этому генератор на частоту 500 кГц, собранный на элементе микросхемы К176ЛА7, имеет нестабильность частоты не более ±0,1 . 0,5-10_6 при изменении напряжения источника питания в пределах ±10 %.

Сопротивление резистора R1 может быть 0,1 . 20 МОм, причем при большем его сопротивлении увеличивается влияние паразитных наводок, а при меньшем — ухудшается стабильность частоты. Сопротивление резистора R2 может быть от единиц до десятков килоом. Конденсаторы С1 и С2 емкостью от нескольких пикофарад до долей микрофарады должны быть с минимально возможным ТКЕ. Для повышения стабильности іна выходе генератора полезно установить буферный каскад на элементе DD1.2.

Рис. 29. Генератор на элементах КМОП с кварцевой стабилизацией частоты

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.

Схема генератора импульсов

Поделиться ссылкой:

 

   

Существует довольно много схем генераторов импульсов. Многие радиолюбители их переделывают с целью улучшения характеристик. Для тех, кому нужна простая, но функциональная схема генератора прямоугольных импульсов с регулировкой частоты и скважности в довольно широких пределах схема представлена ниже. Кроме того эту схему можно использовать как ШИМ для регулировки мощности нагрузки или регулятор оборотов двигателя, увеличив мощность выходного каскада. У меня такая схема применяется для регулировки оборотов лодочного электромотора, который потребляет 30 ампер.

Схема генератора основана на одной из самых распространенных микросхем — таймер NE555. Ее отечественный и импортный аналоги КР1006ВИ1 и LM555.

Рассмотрим работу схемы более подробно. Сама схема генератора организована в соответствии со стандартом по даташиту. Резистором R2 регулируется частота импульсов, а с помощью R3 ширина. При этом диапазон регулировки периода длительности лежит в пределах 10-100 микросекунд, а период следования в пределах 50-100 микросекунд. Кроме того эти параметры можно изменять с помощью задающего конденсатора C1.

Электролитический конденсатор C3 сглаживает пульсации от источника питания, если же для питания используется аккумулятор или батарейки, то необходимость в нем отпадает и его можно не устанавливать.

После сборки ни требуется, ни какой наладки, и в случае безошибочной сборки схемы она начинает работать сразу, как только будет подано питание.

Питание генератора то же можно установить в довольно широких пределах без стабилизатора. Оно составляет от 4,5 вольт до 16. Но есть все-таки один недостаток, при изменении напряжения питания немного изменяется частота, если это критично для применяемой схемы, то следует поставить стабилизатор.

Для осуществления более точной и плавной регулировки выходных параметров резисторы R2 и R3 следует использовать многооборотные с линейной характеристикой.

Максимальный выходной ток таймера составляет 250 миллиампер. Если этого недостаточно, то для умощнения выхода целесообразно установить мощный полевой транзистор рассчитанный на необходимый ток. Они характеризуются малым проходным сопротивление в открытом состоянии, порядка нескольких млОм. Что позволяет при малых размерах коммутировать мощную нагрузку до сотен ампер. И кроме того требуется малое управляющее напряжение. В случае если нагрузка будет индуктивной, например коллекторный двигатель, на выходе нужно установить быстродействующий диод Шоттки в обратной полярности рассчитанный на выходной ток.

 

Анекдот:

Вовочка подходит к бабушке и говорит: 
— Бабушка, нас в школе учат говорить только правду, вот я и решил тебе сознаться. В прошлом году я съел банку варенья, а чтоб ты не заметила я в нее насрал… 
Дед резко вскакивает со стула бабке дает по голове и орет: 
— Я же тебе говорил что говно, а ты засахарилось, засахарилось… 

     

мир электроники — Практическое применение таймера 555

Раздел Электронные устройства
 материалы в категории

Этот материал заимствован из различных зарубежных журналов. Учитывая, что в каждой стране существует своя система индексации типономиналов микросхем, в приводимых здесь схемах будут встречаться различные их наименования: LM555NE555. По своей сути они одинаковы. Всем им соответствует отечественный вариант интегрального таймера КР1006ВИ1 — аналог полный (электрические параметры, конструктивное исполнение, нумерация выводов). Сведения об этой микросхеме были приведены здесь

МУЛЬТИВИБРАТОР С РЕГУЛИРОВКОЙ СКВАЖНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

На рис. 1 приведена схема мультивибратора. Применение в данном устройстве микросхемы 555 позволило добиться регулирования скважности импульсов в широких пределах. Это достигнуто тем, что разделены цепи зарядки и разрядки конденсатора С1. При высоком уровне на выходе микросхемы (вывод 3) транзисторы VT1 и VT2 открыты. В это время конденсатор С1 заряжается через транзистор VT1, резистор RA и часть R’A переменного резистора RP1. При достижении на нем напряжения уровня 0,66 Uп мультивибратор переходит в состояние с низким уровнем сигнала на выходе.

Теперь конденсатор С1 разряжается через часть Rg переменного резистора RP1, резистор Rg и внутреннюю цепь разряда (вывод 7) микросхемы. При уровне напряжения на нем 0,33 Uп мультивибратор переходит в первоначальное состояние с высоким уровнем на выходе. Таким образом, время зарядки (t1) и разрядки (t2) можно регулировать переменным резистором. Скважность импульсов определяется соотношением резисторов

Т/t1=(RA+RP1+RB)/(RA+R’A)

При указанных на схеме значениях сопротивлений скважность регулируется от 2 до 98 при неизменной частоте генерации. Транзисторы на схеме — 2N3906 и 2N3904

«Radio, Fernsehen, Flektronik», 1988, № 11

ЛИНЕЙНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ МУЛЬТИВИБРАТОРА

 На рис. 2 приведен модернизированный вариант классической схемы генератора прямоугольных импульсов с интегральной микросхемой серии 555. В данном устройстве зарядка и разрядка времязадающего конденсатора С1 осуществляется через диодный мост VD1-VD4 и два источника тока на транзисторах VT3 и VT4, которые управляются работой транзистора VT2.

Частота генерации колебаний на выходе изменяется линейно переменным резистором R2. При указанных на схеме значениях элементов можно получить двадцатикратное изменение частоты, при среднем положении R2 частота генерации — 1 кГц.

Вместо переменного резистора частоту колебаний можно регулировать подачей внешнего постоянного напряжения на базу транзистора VT2. Эмиттерный переход транзистора VT1 обеспечивает необходимую термостабилизацию работы устройства.

Если требования к линейности регулирования не очень жестки, устройство может быть выполнено с стократным изменением частоты.

«Радио, телевизия, електрончка», 1989, № 8

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЯРКОСТИ ЦИФРОВОГО ИНДИКАТОРА

 Устройства с люминесцентными индикаторами (стационарные электронные часы, информационные табло и др.) удобны в пользовании только при большом контрасте светящихся сегментов. Например, в затемненном помещении достаточно и небольшого тока анода-сегмента для нормального его визуального наблюдения. Но при большой освещенности помещения и яркость свечения элементов индикатора должна быть значительно выше.

«Radio, Fernsehen, Flektronik», 1986, № 12

УСТРОЙСТВО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

 Устройство, схема которого показана на рис. 4, можно использовать для периодического подключения и отключения нагрузки в цепи переменного тока, например, световую рекламу, новогоднюю гирлянду, звуковой сигнализатор и др.

Включение нагрузки осуществлено через симметричный тиристор (симистор) VS1, который управляется через транзистор VT1 от генератора на микросхеме DD1. Частота генератора устанавливается выбором конденсатора С2 и резисторов Rl, R2 и определяет интервалы включения нагрузки. О состоянии включения нагрузки можно судить по работе светодиодного индикатора HL1, он же помогает осуществить контроль частоты генератора даже при отключенной нагрузке.
В конструкции возможно использовать трансформатор питания с мощностью до 5 Вт. Стабилизатор — 7805, диод VD5 — 1N4143, транзистор VT1 — 2N1711.

Использование устройства требует особого внимания, так как элементы нагрузки и их соединительных цепей находятся под фазовым напряжением питающей сети переменного тока. Поэтому требуется тщательное соблюдение мер безопасной работы, а само устройство следует разместить в пластмассовом корпусе.

«Haul Parleur», I988, № 12 

ЗАМЕДЛЕННОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ В САЛОНЕ АВТОМОБИЛЯ

 Устройство реле времени (рис. 5) осуществляет замедление на 10… 15с отключение освещения в салоне автомобиля после закрывания дверей. В течение этого времени водитель может спокойно оглядеть приборную доску и вставить ключ зажигания.

При закрытых дверях автомобиля контакты SA1 разомкнуты и лампа освещения EL1 не светится. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются соответственно через цепи VD1R3 и VD1R4. Поддержание напряжения на конденсаторе С2 защищает таймер от ложных срабатываний из-за импульсных помех при запуске двигателя и при его работе. После зарядки конденсатора С1 на выводе 3 микросхемы напряжение близко к нулю и транзисторы VT1-VT3 закрыты. При открывании дверей контакты SA1 замыкаются, лампа в салоне светится, конденсатор С1 разряжается через цепь VD2 R1. Диод VD1 — 1N4001.

Запуск таймера 555 положительным импульсом

Несмотря на то что этот таймер является универсальным прибором, его применение ограничивается тем, что он может запускаться только отрицательным входным импульсом. Однако, при внимательном рассмотрении функциональной блок-схемы таймера можно заметить, что вывод 5, соединенный с неинвертирующим входом компаратора 2 через резистор, можно принять за вход для положительного пускового импульса. Таким образом, вывод 5 может служить и в качестве входа управляющего напряжения, для чего он первоначально и предназначался разработчиками таймера 555, и в качестве входа положительного пускового импульса.

Поскольку пусковой импульс кончается к моменту, когда времязадающий конденсатор зарядится до уровня управляющего напряжения, входной пусковой импульс при подаче его на вывод 5 не оказывает влияния на управляющее напряжение. Чувствительность схемы при подаче пускового импульса на вывод 5 определяется разностью напряжений между выводами 5 и 2. Регулировка чувствительности осуществляется путем присоединения вывода 2 к отводу делителя напряжения.

Как показано на схеме, ждущий мультивибратор, содержащий ИС таймера 555, запускается передним фронтом положительного входного импульса. Вывод 2 присоединен к середине делителя напряжения, включенного между шиной питания и землей. Кроме того, к выводу 2 присоединен шунтирующий конденсатор, чтобы обеспечить нечувствительность схемы к паразитным импульсам от близлежащих схем.

Генераторы на 555 своими руками

•D1,2,3 – диоды 1N4007. Как достаточно распространенные.
•C1,3,4 – конденсаторы керамические 50В. С4 можно поставить электролитический 2,2мкФх25В. Необходимо соблюсти полярность. Конденсаторы можно ставить и с бОльшим напряжением.
•С2 — конденсатор электролитический. При маленькой его емкости питание микросхемы может быть нестабильным, а отсюда и сбои в работе.
•Постоянные резисторы все 0,25 Вт. R1 не менее 1k. Для остальных можно взять и ближайшее значение. R5 просто 20 Ом, а не кОм.
•R3,4 — переменные резисторы. Желательно с линейной характеристикой. На схеме показаны 16К1-В10К и 16К1-В500К.
С платы резисторы вынес специально, потому что это дает возможность подобрать их в других корпусах, да и расположить в какой-нибудь коробке будет проще.
Если не оказалось с номиналом 10к, то можно ставить 5к или 20к. В первом случае время открытого состояния форсунки уменьшится примерно в два раза и, если его окажется мало для полного открытия форсунки, то надо будет увеличить номинал резистора R1. Во втором случае время открытого состояния форсунки увеличится примерно в два раза, и здесь мы выходим из рабочего диапазона форсунки. Это надо будет помнить и не выводить R3 больше чем наполовину.
Если не оказалось с номиналом 500к, то можно ставить 200к или 1М. В первом случае минимальная частота будет примерно 3 Гц и будет зря повышенный расход промывающей жидкости. Во втором случае на минимальной частоте схема может работать неустойчиво, но это не страшно, потому что достаточно R4 не выводить больше чем наполовину.
•Транзистор IRF3710 или IRF3710Z в корпусе ТО220. N-канал, Uси 100В, Iси max 57A. Можно попробовать и с другим Iси. При сильном нагреве установить радиатор. У транзисторов других производителей назначения выводов могут не совпадать.
•NE555 – микросхема-таймер в корпусе DIP-8. Можно попробовать отечественную КР1006ВИ1.
•Панелька SCS-8 под микросхему.

Для режима «Кавитация» необходимо частоту увеличить до 400Гц. Для этого С4 ставим 0,22 мкФ, а R4 скручиваем по часовой в крайнее положение.

Регулировка скважности – регулировка времени открытого состояния форсунок. При данных значениях R1,R3 и С4 время будет лежать в рабочем диапазоне форсунок и будет примерно 1,5-20 млСек. При изменении скважности частота будет оставаться неизменной.

Регулировка частоты при данных значениях С4,R4,R2,R3 будет примерно 1-50Гц, что соответствует 120-6000 об/мин двигателя. Форсунка срабатывает 1 раз/сек (1Гц), если коленвал вращается со скоростью 2об/сек, что соответствует 120об/мин. При изменении частоты время открытого состояния форсунок будет оставаться неизменным.

Можно сделать и без регулировок, но тогда автолюбитель лишится возможности что-нибудь покрутить и будет ему постоянно казаться, что быстро или медленно. Интересно было наблюдать, как взрослый дядька 1м 90 ростом, сидя на корточках, в одной руке держал переноску и подсвечивал с обратной стороны колбы, а другой постоянно менял регулировки. И так полчаса.

•D1,2,3 – диоды 1N4007. Как достаточно распространенные.
•C1,3,4 – конденсаторы керамические 50В. С4 можно поставить электролитический 2,2мкФх25В. Необходимо соблюсти полярность. Конденсаторы можно ставить и с бОльшим напряжением.
•С2 — конденсатор электролитический. При маленькой его емкости питание микросхемы может быть нестабильным, а отсюда и сбои в работе.
•Постоянные резисторы все 0,25 Вт. R1 не менее 1k. Для остальных можно взять и ближайшее значение. R5 просто 20 Ом, а не кОм.
•R3,4 — переменные резисторы. Желательно с линейной характеристикой. На схеме показаны 16К1-В10К и 16К1-В500К.
С платы резисторы вынес специально, потому что это дает возможность подобрать их в других корпусах, да и расположить в какой-нибудь коробке будет проще.
Если не оказалось с номиналом 10к, то можно ставить 5к или 20к. В первом случае время открытого состояния форсунки уменьшится примерно в два раза и, если его окажется мало для полного открытия форсунки, то надо будет увеличить номинал резистора R1. Во втором случае время открытого состояния форсунки увеличится примерно в два раза, и здесь мы выходим из рабочего диапазона форсунки. Это надо будет помнить и не выводить R3 больше чем наполовину.
Если не оказалось с номиналом 500к, то можно ставить 200к или 1М. В первом случае минимальная частота будет примерно 3 Гц и будет зря повышенный расход промывающей жидкости. Во втором случае на минимальной частоте схема может работать неустойчиво, но это не страшно, потому что достаточно R4 не выводить больше чем наполовину.
•Транзистор IRF3710 или IRF3710Z в корпусе ТО220. N-канал, Uси 100В, Iси max 57A. Можно попробовать и с другим Iси. При сильном нагреве установить радиатор. У транзисторов других производителей назначения выводов могут не совпадать.
•NE555 – микросхема-таймер в корпусе DIP-8. Можно попробовать отечественную КР1006ВИ1.
•Панелька SCS-8 под микросхему.

Для режима «Кавитация» необходимо частоту увеличить до 400Гц. Для этого С4 ставим 0,22 мкФ, а R4 скручиваем по часовой в крайнее положение.

Регулировка скважности – регулировка времени открытого состояния форсунок. При данных значениях R1,R3 и С4 время будет лежать в рабочем диапазоне форсунок и будет примерно 1,5-20 млСек. При изменении скважности частота будет оставаться неизменной.

Регулировка частоты при данных значениях С4,R4,R2,R3 будет примерно 1-50Гц, что соответствует 120-6000 об/мин двигателя. Форсунка срабатывает 1 раз/сек (1Гц), если коленвал вращается со скоростью 2об/сек, что соответствует 120об/мин. При изменении частоты время открытого состояния форсунок будет оставаться неизменным.

Можно сделать и без регулировок, но тогда автолюбитель лишится возможности что-нибудь покрутить и будет ему постоянно казаться, что быстро или медленно. Интересно было наблюдать, как взрослый дядька 1м 90 ростом, сидя на корточках, в одной руке держал переноску и подсвечивал с обратной стороны колбы, а другой постоянно менял регулировки. И так полчаса.

555 — аналоговая интегральная микросхема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры. В качестве примеров применения микросхемы-таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтры дребезга, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи электроэнергии, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры и др.

В данной статье расскажу о построении генератора на этой микросхеме. Как написано выше мы уже знаем что микросхема формирует повторяющиеся импульсы со стабильными временными характеристиками, нам это и нужно.

Схема включения в астабильном режиме. На рисунке ниже это показано.

Так как у нас генератор импульсов, то мы должны знать их примерную частоту. Которую мы рассчитываем по формуле.

Значения R1 и R2 подставляются в Омах, C — в фарадах, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буковкой t. Оно складывается из длительности самого импульса — t1 и промежутком между импульсами — t2. t = t1+t2.

Частота и период — понятия обратные друг другу и зависимость между ними следующая:
f = 1/t.
t1 и t2 разумеется тоже можно и нужно посчитать. Вот так:
t1 = 0.693(R1+R2)C;
t2 = 0.693R2C;

С теорией закончили так что приступим к практике.

Разработал простенькую схему с доступными всем деталями.

Расскажу о ее особенностях. Как уже многие поняли, переключатель S2 используется для переключения рабочей частоты. Транзистор КТ805 используется для усиления сигнала (установить на небольшой радиатор). Резистор R4 служит для регулировки тока выходного сигнала. Сама микросхема служит генератором. Скважность и частоту рабочих импульсов изменяем резисторами R3 и R2. Диод служит для увеличения скважности(можно вообще исключить). Также присутствует шунт и индикатор работы, для него используется светодиод со встроенным ограничителем тока(можно использовать обычный светодиод ограничив ток резистором в 1 кОм). Собственно это все, далее покажу как выглядит рабочее устройство.

Вид сверху, видны переключатели рабочей частоты.

Снизу прикрепил памятку.

Данными подстроечными резисторами регулируется скважность и частота (на памятке видно их обозначение).

555-й таймер. Часть 2. Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью на таймере NE555

Итак, в первой статье о 555-м таймере мы разобрались как этот таймер работает и как сделать на нём генератор прямоугольных импульсов. Однако у рассмотренного в той статье генератора есть один минус — у него нельзя менять частоту и скважность импульсов. В сегодняшней статье мы разберёмся как эту проблему можно решить.

Изменим нашу схему так, как на рисунке 1. Сделаем резистор R2 переменным, сопротивление его нижней части обозначим через X (тогда сопротивление верхней части будет R2-X). Кроме того с помощью диодов разделим цепи заряда и разряда.

Теперь наш конденсатор заряжается по цепи R1→(R2-X)→D2, а разряжается по цепи D1→X.

Соответственно, длительность импульса (которая у нас определяется временем зарядки конденсатора) будет определяться формулой:

tи = -ln(1/2)*(R1+R2-Х)*C ≈ 0,693*(R1+R2-X)C

А длительность паузы (которая определяется временем разрядки конденсатора) будет определяться формулой:

tп = -ln(1/2)*X*C ≈ 0,693*X*C

Формула, определяющая период импульсов примет вид:

T = tи + tп = -ln(1/2)*(R1+R2)*C ≈ 0,693*(R1+R2)*C

Как видно из последней формулы, — период импульсов не зависит от положения ползунка переменного резистора R2, но, в тоже время, изменяя положение этого ползунка, мы можем изменять скважность.

Есть у этой схемы один недостаток. Мы не сможем увеличивать скважность до бесконечности, поскольку не сможем сделать минимальную длительность импульса равной нулю. Даже если выкрутить ползунок резистора R2 до упора вверх, то в цепи заряда останется ещё резистор R1, который мы никак не можем убрать или сделать очень маленьким, поскольку при разряде (когда транзистор на 7-й ноге микросхемы открыт на землю) резистор R1 оказывается включен между землёй и питанием.

Однако, увеличить скважность можно не только уменьшая резистор R1, но и увеличивая резистор R2. Тут ограничением является то, что при этом уменьшаются токи через резисторы, которые для нормальной работы схемы должны быть на пару порядков выше входных токов таймера (для клонов на биполярниках входные токи измеряются единицами микроампер) и, кроме того, увеличение резистора R2 ведёт к увеличению общего периода импульсов.

555 Управление рабочим циклом — ElectroSchematics.com

Вот простая схема генератора, которая изменяет рабочий цикл в широком диапазоне, не влияя на частоту. Это разновидность простого нестабильного осциллятора 555. Сначала я сказал читателю, что не существует стандартной схемы 555, которая могла бы это сделать, но потом заработало серое вещество. Использование воздушного конденсатора переменной частоты для управления частотой просто сногсшибательно — не что иное, как искривление времени!

555 Схема управления рабочим циклом

Обзор

Когда потенциометр R1 находится в центре, работа очевидна, а рабочий цикл равен 50 %.Однако при вращении резистора R1 в любом направлении время зарядки и время разрядки соответственно изменяются. Две стороны резистора R1 имеют независимые управляющие диоды (D1 и D2). C1 и C2 составляют времязадающий конденсатор. Контакты 2 и 6 микросхемы 555 являются верхним и нижним порогами входных компараторов. Напряжение заряда/разряда берется с контакта 3, потому что он имеет размах напряжения между рельсами, а выход с открытым коллектором (контакт 7) этого сделать не может. Вместо этого прямоугольный выходной сигнал берется с контакта 7.R3 — подтягивающий резистор.

Если требуется постоянная частота, C1 может быть дополнен для правильной частоты. Однако большинству экспериментаторов также нужна переменная частота. Так как полное сопротивление R1 не может изменяться, то и частота не может изменяться. R2 может изменять частоту, но также влияет на пределы коэффициента заполнения. Единственным практическим средством получения переменной частоты является изменение C1.

Математическое доказательство

Q = I * T – где Q – заряд, I – ток заряда, T – время заряда

Q = C * V — где Q — заряд, C — емкость, а V — напряжение на конденсаторе

∴ I * Т = С * В

E = I * R – где E – напряжение I – ток, R – сопротивление

∴ I * T = C * I * R — потому что E — это просто другое выражение для V

T = C * R – деление на I – теперь мы доказали, что время заряда прямо пропорционально R

Итак, у нас есть сопротивление заряда и сопротивление разряда, сумма которых постоянна и равна общему сопротивлению потенциометра R1 (от 1 до 3).Следовательно, сумма времени заряда и разряда также постоянна. Поскольку F = 1/T, частота также будет постоянной.

Другими словами, два сопротивления дополняют друг друга, и два периода времени также дополняют друг друга.

Воздушный конденсатор переменной емкости

Старомодный воздушный переменный конденсатор старый и неуклюжий. Хотя DigiKey не предлагает такого продукта, эти устройства остаются доступными на eBay как бывшие в употреблении или из старых запасов. Каждый серьезный экспериментатор должен иметь один из них.Я бы купил 3-бандовый 440pf. При параллельном соединении общая емкость составляет 1320 пФ. Ограничения по физическому размеру не позволяют использовать более высокие емкости.

На самом деле, с воздушными переменными конденсаторами весело играть.

Высокоомные

Чтобы получить достаточно низкую частоту, сопротивление резистора R1 должно быть максимально высоким. 2M — самый дорогой банк, который у меня был. 5M также был бы хорошим выбором. Для работы в условиях такого высокого импеданса я выбрал TLC555 CMOS 555.Еще одним преимуществом этого устройства является то, что оно имеет выходное напряжение от шины к шине, чего не может сделать биполярный 555.

Пределы точности

Точность имеет тенденцию к снижению, когда скорость нарастания на C1 превышает примерно 0,25 В/мкс. Когда это происходит, задержка распространения компараторов становится значительной и частота несколько падает. Это приводит к тому, что пики пилообразного сигнала «скользят» мимо пороговых значений до того, как выход переключит полярность. Это приводит к тому, что максимальная частота должна быть ниже примерно 50 кГц при рабочем цикле 50% или ниже 2 кГц при рабочем цикле 98%.Чтобы поддерживать точность частоты 1 или 2%, диапазон рабочего цикла должен уменьшаться по мере увеличения частоты.

Стендовая испытательная установка

Осциллографы

На будущее

Новая схема VCO

Глоссарий недокументированных слов (для наших друзей ESL)

Klunky – прилагательное – разновидность clunky – большой, громоздкий, уродливый, устаревший…

Как изменить рабочий цикл 50% таймера 555?

Как изменить 50% рабочий цикл нестабильного мультивибратора с помощью таймера 555?

Рабочий цикл 50% схемы таймера 555 создает почти симметричную прямоугольную волну.Мы знаем, что рабочий цикл стандартной схемы нестабильного мультивибратора всегда больше 50%. Итак, нам нужно немного изменить схему, чтобы изменить скважность таймера 555 так, как нам нужно.

Как правило, нестабильные мультивибраторы имеют на 50% более высокий рабочий цикл. Это просто означает, что в течение 50 % временного цикла выходной сигнал был ВЫСОКИМ, а остальные 50 % — НИЗКИМ. Мы также можем сказать, что рабочий цикл представляет собой отношение периодов времени выхода ON и выхода OFF.

В электронике обычно используются нестабильные мультивибраторы.Они также известны как автономные мультивибраторы из-за того, что им не нужно никаких внешних компонентов или требуется очень мало внешних компонентов для генерации непрерывного прямоугольного сигнала.

Таким образом, они очень удобны в таких приложениях, как генератор волн, преобразователь напряжения в частоту, вольтметр и импульсный источник питания. Кроме того, они используются в качестве генератора для воспроизведения широкого диапазона аудио- и радиочастот.

Итак, давайте узнаем, как мы можем использовать таймер IC 555 в качестве нестабильного мультивибратора, но сначала нам нужно немного узнать о рабочем цикле, длительности импульса и некоторых других связанных терминах.

Что такое рабочий цикл?

Рабочий цикл или коэффициент заполнения (также известный как цикл мощности) представляет собой отношение времени, когда выходной сигнал ВЫСОКИЙ, к времени, когда выходной сигнал НИЗКИЙ, в течение одного цикла (или периода) сигнала. Другими словами, это время, когда нагрузка включена, и время, когда нагрузка выключена. Давайте возьмем пример «свинга», чтобы понять его лучше.

Когда вы толкаете качели , они взлетают высоко в воздух, а затем, достигнув определенной высоты, начинают падать и, наконец, возвращаются к вам.В терминологии электроники время, которое требуется сигналу для завершения одного колебания сигнала, называется циклов , а рабочий цикл — это время, в течение которого он остается ВЫСОКИМ по сравнению со временем, когда он остается НИЗКИМ.

Рабочий цикл нестабильного мультивибратора

Рабочий цикл нестабильного мультивибратора выражается в процентах времени включения по сравнению со временем выключения. Рабочий цикл 40 % означает, что сигнал остается ВЫСОКИМ в течение 40 % времени и остается НИЗКИМ в течение 60 % времени. Теперь, когда мы поняли рабочий цикл, давайте узнаем о рабочем цикле таймера IC 555.Но перед этим есть еще один термин, связанный с рабочим циклом, который нам нужно понять. Этот термин называется « Pulse Width », давайте узнаем, что это такое?

Что такое ширина импульса?

Ширина импульса — это фактическая продолжительность времени включения сигнала. Измеряется в миллисекундах. Ширина импульса не учитывает продолжительность времени ВЫКЛ сигнала. Он измеряет только продолжительность, в течение которой сигнал находится в положении ВКЛ. земля.

Простой нестабильный мультивибратор с использованием таймера 555

Нестабильный мультивибратор 100 Гц с использованием таймера 555

Мы можем легко сделать нестабильный мультивибратор, используя таймер 555, используя всего два резистора R1, R2 и времязадающий конденсатор C1.Здесь конденсатор C1 заряжается через резисторы R1 и R2, а разряжается только через R2. Его частота не зависит от колебаний напряжения питания. Рабочий цикл может быть установлен в диапазоне от 50% до 100% путем изменения значения R2.

Например, чтобы построить схему нестабильного мультивибратора на 100 Гц, возьмите R1 = 1K, R2 = 100K и C1 равным 0,0068 мкФ.

555 Рабочий цикл таймера и формула

Рис. 1: Таймер IC 555 как нестабильный мультивибратор

Как вы, возможно, знаете, что рабочий цикл таймера IC 555 всегда выше 50%. Формула рабочего цикла таймера 555:


, где
и

Из приведенного выше уравнения можно сделать вывод, что рабочий цикл зависит как от t 1 (высокий), так и от t 1 2 901, которые в свою очередь зависят от R A и R B . И если вы сделаете какое-либо изменение в стоимости R A или R B , это повлияет на оба. Вот почему для схемы нестабильного мультивибратора таймера 555 рабочий цикл всегда должен быть больше 50%.

Не только это, но даже для достижения 50% рабочего цикла таймера 555 , вам необходимо сделать время зарядки и разрядки равным. И единственный способ сделать это — сделать синхронизирующий конденсатор, заряжать и разряжать только через один резистор и полностью удалить R A .

Однако, если мы это сделаем, нам нужно будет подключить разряд (вывод 7) напрямую к Vcc, что совсем не рекомендуется. Потому что это перегрузит внутреннюю схему IC 555 и в конечном итоге сожжет ее.Итак, как мы выполним эту «миссию невыполнимую». Давайте разберемся.

555 Таймер с рабочим циклом 50%

Теперь предположим, что мы хотим создать генератор прямоугольных импульсов. Каким должен быть его рабочий цикл?

Для создания идеальной прямоугольной волны рабочий цикл нестабильного мультивибратора, использующего микросхему таймера 555, в идеале должен составлять 50%. Другими словами, время «ВКЛ» и время «ВЫКЛ» выхода во время цикла должны быть равны.

Как мы уже знаем, схема нестабильного мультивибратора (показанная на рис. 1) не будет генерировать волну с коэффициентом заполнения 50% или симметричную форму волны.Это связано с тем, что C T заряжается насквозь (R A + R B ), а разряжается только насквозь (R B ). По этой причине время зарядки и разрядки времязадающих конденсаторов различается. Чтобы создать прямоугольную волну с рабочим циклом 50%, нам нужно изменить схему, как показано ниже.

50% рабочий цикл Схема с использованием таймера 555

Эта схема создает почти симметричную прямоугольную волну (50% рабочий цикл). Давайте посмотрим, как это работает?

Рабочий : Схема генератора прямоугольных импульсов показана выше.Его работа основана на том факте, что выходное напряжение и напряжение конденсатора микросхемы 555 сдвинуты по фазе на 180° относительно друг друга. Чтобы лучше понять работу схемы, предположим, что выход имеет высокий уровень, а конденсатор C1 заряжается через резистор R1. Постепенно напряжение на конденсаторе достигнет 2/3 В пост. тока, выход станет низким, и C1 начнет разряжаться через R1. Когда напряжение на C1 упадет до уровня 1/3 Vcc, цепь снова разомкнется, выход станет высоким, конденсатор снова начнет заряжаться, и цикл будет повторяться бесконечно.Теперь, поскольку зарядка и разрядка происходят только через R1, выходной сигнал представляет собой симметричную прямоугольную волну с коэффициентом заполнения ~ 50%. Период колебаний определяется как

. Однако симметрия выхода будет зависеть от точности внутреннего резистора таймера, который отвечает за создание опорных напряжений. Из-за незначительных различий выходные данные не будут идеально симметричными, а будут немного отличаться от идеальных значений. Чтобы исправить эти ошибки, мы можем просто добавить подстроечный резистор R2.А для калибровки схемы мы можем просто подключить ее к линии питания или земле в зависимости от необходимой коррекции.

Более короткий рабочий цикл (50 % или ниже) для IC 555 ?

Чтобы создать схему нестабильного генератора с рабочим циклом 50%, нам нужно просто добавить быстродействующий диод, такой как IN4148, параллельно резистору R2. Обязательно поместите анод к R1, а катод к времязадающему конденсатору. Итак, теперь наш времязадающий конденсатор заряжается и разряжается через резисторы R1 и R2 соответственно.

Такое расположение обеспечивает прямой путь от R1 к C1, минуя R2 во время зарядки, однако это не повлияет на время разрядки конденсатора.

Тем не менее, поскольку имеет место небольшое падение напряжения на диоде (около 0,7 В), должна быть сделана адекватная компенсация, в противном случае это только удлинит время HIGH, что сведет на нет цель снижения рабочего цикла.

Shorter Duty Cycle 555 Timer Circuit

Расчеты:

Скорректированный выход HIGH (время зарядки) определяется по формуле:

Выход LOW (время разрядки) определяется по формуле:

Рабочий цикл (%) IC 555 Таймер определяется как

555 Регулируемый рабочий цикл таймера (с фиксированной выходной частотой)

Можно настроить рабочий цикл, не влияя на частоту выходных импульсов.Как показано на следующей схеме с измененным расположением.

Вы можете изменить рабочий цикл относительно или можете иметь полностью независимое управление рабочим циклом. Следует отметить, что выходная частота останется постоянной, в то время как рабочий цикл изменится. Однако падение напряжения на диоде сделает таймер более чувствительным к изменениям напряжения питания.

Рабочий цикл От 0% до 100% с использованием таймера 555

Как мы уже видели, мы можем получить более короткий рабочий цикл (менее 50%) для таймера 555.Но диод D1 в приведенной выше схеме зафиксирует рабочий цикл на самом низком значении. Однако, если мы хотим сделать схему с регулируемым рабочим циклом от 0% до 100%, нам нужно использовать другой подход.

Рабочий цикл от 0 до 100 с использованием таймера 555.

Схема, показанная выше, аналогична нашей схеме с более коротким рабочим циклом. Единственное отличие состоит в том, что мы использовали дополнительный диод D2 и потенциометр R2. Это позволит нам регулировать рабочий цикл от 0% до 100%.

Как работает схема рабочего цикла от 0 до 100 %?

Возьмем несколько примеров:

Случай 1: Когда потенциометр установлен в центре, рабочий цикл будет 50%, потому что время заряда и разряда будет одинаковым.

Случай 2 : Предположим, потенциометр установлен на минимальное значение в направлении диода D1 (скажем, 10K), потенциометр будет установлен на максимальное значение в направлении диода D2 (скажем, 90K), тогда рабочий цикл будет 10%. Это связано с тем, что теперь для зарядки конденсатора потребуется гораздо меньше времени, чем для его разрядки.

Случай 3 : Возьмем сценарий, противоположный случаю 2, т. е. теперь потенциометр повернут на максимальное значение в сторону диода D1 (скажем, 90K), затем потенциометр будет установлен на минимальное значение в сторону диода D2 (скажем, 10K). ), то коэффициент заполнения будет 90%.

В схеме, показанной выше, регулировка потенциометра R2 изменит время HIGH и LOW формы выходного сигнала обратно, т. е. увеличение времени HIGH уменьшит время LOW и наоборот. Это изменит рабочий цикл таймера IC 555 при сохранении постоянной частоты.

Примечание: Фактически рабочий цикл находится в диапазоне от 1% до 99%. Почему, потому что рабочий цикл 0% означает, что выход будет оставаться НИЗКИМ все время, т.е. 0 В и рабочий цикл 100 % означают, что выход всегда находится в состоянии ВЫСОКОГО уровня i.э., Вкк. Таким образом, если выходной сигнал ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ без изменений, это, по сути, означает отсутствие колебаний!

Полностью независимое управление рабочим циклом

Вы также можете полностью независимо контролировать время зарядки и разрядки. Мы можем сделать это, немного изменив приведенную выше схему. В этом случае времязадающий конденсатор C1 заряжается через D1 и R1 и разряжается через D2 и R2. Регулировка R1 изменит время HIGH, а R2 изменит время LOW формы выходного сигнала.

Полностью независимое управление рабочим циклом

Примечание: Хотя время заряда и разряда не зависит друг от друга, изменение любого из них также изменит частоту выходного сигнала.

Схема регулируемой частоты таймера IC 555

Генератор переменной частоты с использованием таймера IC 555

Показанная выше схема представляет собой простую схему регулируемой частоты, выполненную с использованием микросхемы IC 555. Как показано на приведенной выше схеме, вы можете просто добавить потенциометр (переменный резистор) напрямую. вместо R B .Таким образом, вы можете генерировать частоты в диапазоне от 100 Гц до нескольких килогерц.

Эта схема очень полезна в качестве удобного генератора частоты для любителей. Для частот ниже 100 Гц вы можете заменить C1 электролитическим конденсатором большей емкости. Единственный недостаток приведенной выше схемы заключается в том, что при уменьшении значения R2 рабочий цикл также начинает смещаться с 50% до гораздо более высокого значения. Чтобы лучше контролировать рабочий цикл таймера 555, мы можем использовать другие схемы, показанные выше.

Примечание: Поскольку эта схема представляет собой классическую схему нестабильного мультивибратора 555, поэтому при изменении частоты рабочий цикл также будет соответственно изменяться.

Часто задаваемые вопросы

Рабочий цикл таймера 555 регулируется или фиксируется?

Рабочий цикл таймера 555 полностью регулируется. Хотя теоретически рабочий цикл таймера 555 всегда выше 50%. Но, используя два быстродействующих диода и переменный резистор, мы можем изменять рабочий цикл от 0 до 100%.

Можно ли изменить рабочий цикл без изменения частоты?

Да, рабочий цикл можно регулировать, не влияя на частоту выходных импульсов. Благодаря расположению двух быстродействующих диодов D1 и D2 и переменного резистора R2 мы можем легко настроить рабочий цикл таймера 555 без изменения частоты.


Заключение

Итак, друзья, вот как мы можем 50% Рабочий цикл схемы 555 таймера в соответствии с нашими требованиями. Мы можем сделать схему с рабочим циклом 50%, схему с более коротким рабочим циклом, чем 50%.И мы можем пойти еще дальше, чтобы создать непревзойденную схему нестабильного мультивибратора с рабочим циклом от 0% до 100%, используя таймер IC 555. Кроме того, мы узнаем, как изменить схему нестабильного таймера 555, что позволит нам регулировать рабочий цикл, сохраняя постоянную частоту. Мы также можем получить полностью независимый контроль рабочего цикла с некоторыми модификациями.

Надеюсь, вы нашли ответы на все интересующие вас вопросы, связанные с рабочим циклом нестабильного мультивибратора с помощью таймера 555. В случае, если эта статья показалась вам интересной, в ic555timer есть множество других интересных статей для вас.ком, который вы можете прочитать дальше.

Также не забывайте писать в разделе комментариев , это вдохновит меня на создание большего количества подобных статей в будущем. Вы также можете прокомментировать, если я что-то пропустил или у вас есть новая идея схемы. Я постараюсь дополнить статью новой информацией.

Глоссарий

Нестабильный мультивибратор: Слово «нестабильный» означает «нестабильный», а мультивибратор означает электронную схему, способную удерживать выходной сигнал в двух состояниях: НИЗКИЙ и ВЫСОКИЙ.Нестабильный мультивибратор — это электронная схема, которая не имеет стабильного состояния и постоянно переключается из одного состояния в другое. Он имеет автоматический встроенный механизм запуска, который позволяет ему самостоятельно запускаться на определенной заданной частоте.

Рекомендации по продуктам

Вот 5 обязательных комплектов для сборки большинства схем для хобби, представленных на IC555Timer.com.

Нашла статью Интересная. Пожалуйста, поделитесь

Настройте рабочий цикл генератора на основе 555, не влияя на частоту

Автономный генератор, построенный на стандартной конфигурации таймера 555 не может обеспечить рабочий цикл ровно 50%.Это общеизвестный факт. К счастью, есть несколько способов обойти эту проблему. Лучше всего поставить доп. резистор R3 между двумя обычными резисторами R1 и R2 и разрядом микросхемы. штифт (рис. 1).

Проблема в том, что изменения R3 сильно влияют на выходную частоту (http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/LM 555.html#14). Эта идея показывает, как добиться регулируемого рабочего цикла 50%. с минимальным изменением частоты.

Даже с дополнительным резистором таймер работает как обычно.При переключении S внутри микросхемы открыт, конденсатор C заряжается через сеть R1-R2 (рис. 2), и напряжение на конденсаторе возрастает. Когда он достигает 2/3 напряжения питания, В, переключатель замыкается и конденсатор начинает разряжаться. Когда напряжение падает до V/3, переключатель снова размыкается. и цикл повторяется.

Интервалы времени t 1 и t 2 составляют:

, где p = R2/R1 и q = R3/R1. Для 50% рабочего цикла t 1 = t 2 , так:

А частота просто:

Уравнение 3 представляет собой соотношение между p и q.Если p установлено, то можно вычислить q. Обратите внимание, что член под логарифмическим оператором справа всегда должен быть положительным. Это выполняется, когда и числитель, и знаменатель имеют одинаковые знаки, и это приводит к двум интервалам для q, один от 0 до 0,5 и другой от 2 до бесконечности. При этом можно использовать простую итеративную процедуру для вычисления кв. Когда это будет сделано, можно определить R1, R2 и R3.

Процедура следующая:

1. Установите желаемую частоту и выберите значение для C.
2. Выберите значение p и рассчитайте q по уравнению 3.
3. Рассчитайте R1 по уравнению 4.
4. Рассчитайте R2 = pR1.
5. Рассчитайте R3 = qR1.

В таблице 1 приведены номинальные значения R1n, R2n, и R3n, определенные по этой методике для пяти значений p, с частотой 20 кГц и C 1 нФ.

Поскольку резисторы должны быть округлены до стандартных значений, рабочий цикл будет не быть ровно 50%. Вопрос в том, как его отрегулировать с минимальным изменением частота.Ответ очевиден из таблицы 2, где рассчитываются процентные отклонения рабочего цикла DC и частоты F когда один из трех резисторов увеличен на 5%, а два других поддерживается постоянным. Обратите внимание, что наилучшие результаты получаются, когда для регулировки используется R1. рабочий цикл.

Была протестирована схема, разработанная по описанной методике (при p = 1). Значения резисторов: R1 = 18,2 Ом, R2 = 18,2 Ом, R3 = 4,12. Омк. Затем R1 был изменен, чтобы иметь возможность изменяться на ± 5%.Все резисторы имеют допуск 1%. Таблица 3 показывает, что результаты, особенно рабочий цикл, были очень близки к предсказаниям в Таблица 2. Они также намного лучше, чем указано в приведенной выше ссылке, где R3 — переменный резистор.

Различия между теорией и экспериментом вызваны допусками резисторов. Очевидно, от них больше страдает частота. Если более жесткий контроль частоты При необходимости можно выбрать большее значение p и/или более точные резисторы. может быть использован.Первый подход влияет на диапазон регулировки рабочего цикла; второй влияет на цену. При необходимости частоту можно регулировать независимо от рабочий цикл за счет изменения конденсатора C.

Проектирование 555 Нестабильные

  • После изучения данного раздела вы должны уметь:
  •   • Рассчитайте значения R и C, чтобы получить нестабильную требуемую частоту.
  •   • Понимать методы изменения рабочего цикла.
  •   • Понимать методы снижения воздействия шума.

Рис. 4.4.1 Разработка нестабильной модели 555 для создания этой волны

Проектирование 555 нестабильных осцилляторов

Если требуется генератор с определенной частотой и отношением метки к пространству (см. рис. 4.4.1), метод будет заключаться в расчете периодического времени из требуемой частоты и времени разряда и времени заряда с использованием формул для t D и t C , описанные в модуле генераторов 4.3. Для этого понадобятся некоторые детали компонента.

Начиная с C1, подходящее значение можно принять по диаграмме на рис. 4.4.2, которая показывает, что для нестабильности с частотой 1 кГц и, таким образом, для периодического времени 1 мс будет достаточно конденсаторов от 1 нФ до 1 мкФ, в зависимости от того, какое из суммарных сопротивлений (обозначено красными линиями) было выбрано.

Рис. 4.4.2 Поиск подходящих значений для C1

Производители указывают максимальное общее сопротивление, которое может использоваться с их конкретным вариантом 555, и эти максимальные значения обычно составляют от 10 до 20 МОм, однако использование таких высоких значений может увеличить расхождение между расчетными и фактическими частотами, поэтому во многих случаях Максимум 1 МОм может быть рекомендован.Минимальное значение полного сопротивления для комбинации R1 и R2 во многом зависит от значения R1. Соединение R1/R2 подключено к контакту 6 и к контакту 2 триггерного входа. Если значение R1 меньше примерно 1 кОм, существует опасность того, что триггерный вход не сможет достичь достаточно низкого напряжения для запуска компаратора. 1, поэтому колебаний быть не может.

Из этого можно сделать вывод, что если сопротивление R1 должно быть 1 кОм или выше, а сопротивление R1 + R2 должно быть ниже 1 МОм; конденсатор емкостью 10 нФ позволит рассчитать подходящее общее сопротивление около 100 кОм.

Пример

Рис. 4.4.3 555 Цепь для 1 кГц


Отношение меток к пробелам 2:1

Рис. 4.4.4 Выход 1 кГц


Отношение меток к пробелам 2:1

Спроектировать нестабильный 555 с частотой 1 кГц и отношением меток к пробелам 2:1

Периодическое время T = 1/f = 1/1000 = 1 мс

Время зарядки t C = 2/3T = 667 мкс

Время разряда t D = 1/3T = 333 мкс

Если предположить (из рис. 4.4.1), что будет использоваться конденсатор 10 нФ, который разряжается только через резистор R2:

т Д = 0.7 x R2 x C1

Изменение формулы для нахождения R2 дает:

Во время зарядки C1 заряжается через R1 + R2, следовательно:

т С = 0,7 х (R1+R2) х С1

Изменение формулы для нахождения (R1+R2) дает:

Поскольку R1 = (R1+R2) — R2, тогда:

R1= 95,3 кОм – 47,6 кОм = 47,7 кОм

Выбор ближайших предпочтительных значений для R1 и R2 дает значение 47 кОм для обоих резисторов.

Чтобы убедиться, что два сопротивления 47 кОм дадут требуемую частоту 1 кГц, просто примените формулу частоты для нестабильного 555, используя рассчитанные значения:

Отношение метки к пространству

Описанная выше базовая нестабильная конструкция 555 использует два времязадающих резистора для создания прямоугольных импульсов.Во время периода высокого уровня (зарядки) времязадающий конденсатор (C1 на рис. 4.4.3) заряжается через резисторы R1 и R2, но при разрядке конденсатора C1 используется только резистор R2.

В этой базовой конфигурации сопротивление, используемое для синхронизации периода высокого уровня, всегда должно быть больше сопротивления, используемого в течение периода низкого уровня. Таким образом, высокий период волны всегда должен быть длиннее, чем низкий период. Из этого следует, что базовая версия 555 нестабильна и производит прямоугольные волны, которые могут быть почти, но никогда не равны 1:1 квадратным волнам.

Рабочий цикл

Рис. 4.4.5 Влияние рабочего цикла на уровень постоянного тока

Отношение метки к пространству прямоугольного или импульсного генератора часто называют рабочим циклом. Это более удобный термин, когда целью выходной волны является приведение в действие какого-либо устройства, например двигателя. Это дает более полезное сравнение с мощностью, подаваемой на двигатель, чем описание отношения метки к пространству на выходе. Изменение рабочего цикла изменяет среднее постоянное напряжение или уровень постоянного тока на выходе, как показано на рис.4.4.5 и, следовательно, мощность, подводимая для управления скоростью двигателя. Это также важно для управления выходными устройствами, такими как лампы, обогреватели и многие другие.

Рабочий цикл — это термин, описывающий процент каждого цикла, занимаемый активным или высоким периодом. Например, прямоугольная волна с отношением метки к пробелу 1:1 имеет рабочий цикл 50 %, поэтому высокий период занимает 50 % от общего периода. В форме волны, иллюстрирующей отрицательные импульсы на рис. 4.4.5, рабочий цикл может составлять около 80 %, в то время как в положительной форме импульса рабочий цикл может составлять около 20 %.

Нестабильный рабочий цикл 50 %

Хотя базовая форма нестабильного генератора 555 ограничена созданием выходного сигнала с рабочим циклом, который всегда превышает 50%, одним из больших преимуществ использования таймера 555 в качестве нестабильного генератора является простота, с которой схема может быть изменена. модифицирован для получения гораздо более широкого диапазона рабочего цикла.

Рис. 4.4.6 Отношение меток один к одному к пробелу Нестабильное

Если требуется полностью симметричная выходная волна (скважность 50%), альтернативным методом является использование схемы, показанной на рис.4.4.6. В этой конфигурации, показанной с использованием схемы выводов фактической микросхемы 555, времязадающий конденсатор по-прежнему подключен к контактам 2 и 6, как и в базовой нестабильной схеме, но один времязадающий резистор теперь подключен к выходу, контакту 3.

Операция

Во время высокого периода сигнала C1 заряжается от высокого выхода через R1 до тех пор, пока напряжение на контакте 6 не достигнет 2/3 В пост. тока и не сработает компаратор 1. Теперь выход становится низким, и C1 разряжается через R1, пока напряжение на контакте 2 не упадет до 1 /3Vcc, когда компаратор 2 срабатывает и начинает новый период зарядки.Поскольку на рис. 4.4.6 для заряда и разряда используется только один резистор, время заряда и разряда теперь одинаково и равно 0,7CR, что дает упрощенную формулу для приблизительной частоты колебаний.

Однако у этого решения есть некоторые недостатки для получения рабочего цикла 50%. Удивительно, но схема не всегда может обеспечивать 50% рабочий цикл. Одна из причин этого заключается в том, что конструкция предполагает, что выходной сигнал 555 изменяется между 0 В и Vcc, но на практике фактическое выходное напряжение в некоторой степени зависит от нагрузки на выходе.Обычно, например, в 555 с питанием 9 В выходное напряжение может изменяться от 0 В до немногим более 8 В, а при различных сопротивлениях нагрузки эта разница между Vcc и выходным напряжением может снова изменяться.

Точки срабатывания, при которых микросхема 555 переключает свой выход, представляют собой фиксированную пропорцию Vcc, поскольку они питаются от трех внутренних резисторов между +Vcc и 0V, но скорость, с которой заряжается времязадающий конденсатор в этой конструкции, теперь зависит не от Vcc как в базовой конструкции, но по выходному напряжению.Следовательно, могут возникать различия во времени, поскольку напряжения на выходном контакте 3 и на Vcc не совпадают, это может повлиять как на частоту, так и на отношение метки к пространству. Однако производительность можно улучшить несколькими способами, чтобы создать ряд полезных схем.

Вход управления 555

Контакт 5 микросхемы 555 является контактом управления (Ctrl), который во многих приложениях служит только для развязки инвертирующего входа компаратора 1 внутри ИС, чтобы предотвратить шум, вызывающий неправильное срабатывание схемы.Однако этот вывод может также функционировать как полезный вход, позволяя управлять частотой и рабочим циклом, когда 555 используется в нестабильном режиме.

Вход управления также подключен к цепочке резисторов в ИС, которая управляет точками срабатывания 2/3 и 1/3 В постоянного тока схемы. Таким образом, при внешней подаче постоянного напряжения на контакт 5 внутренние установленные точки срабатывания могут быть изменены, чтобы удлинить или сократить периоды заряда и разряда генерируемой волны. Измерение напряжения на контакте 5 обычно показывает напряжение 2/3 В пост. тока, а подача более высокого напряжения увеличивает время периода заряда, поскольку времязадающий конденсатор должен достичь этого более высокого напряжения, прежде чем сработает компаратор 1.Следовательно, чем выше напряжение на контакте 5, тем дольше период заряда и ниже частота волны. Уменьшение напряжения на контакте 5 ниже его нормального значения 2/3 В пост. тока приведет к сокращению периода заряда и увеличению частоты.

Таким образом, контакт 5

обеспечивает метод изменения частоты колебаний путем подачи напряжения постоянного тока, и, поскольку контакт 5 все еще может быть эффективно развязан с помощью достаточно большого значения развязывающего конденсатора, потенциометр для управления частотой может быть расположен на некотором расстоянии от осциллятор без проблемы внесения шума в схему.

Изменение рабочего цикла

Рис. 4.4.7 Управление рабочим циклом с помощью Ctrl (контакт 5)

Рис. 4.4.8 Улучшенное управление рабочим циклом

На рис. 4.4.7 показано, как простое управление рабочим циклом может быть реализовано в базовой нестабильной схеме 555 с помощью управляющего входа. Потенциометр VR1 используется для подачи переменного напряжения на контакт 5. Пределы изменения устанавливаются резисторами R1 и R2, так что управляющее напряжение не может колебаться до +Vcc или до 0 В, что позволяет регулировать рабочий цикл в течение диапазон выше и ниже 50%.Одна из проблем с использованием вывода управления таким образом заключается в том, что он одновременно влияет как на рабочий цикл, так и на частоту.

Улучшенное управление рабочим циклом

Схема, обеспечивающая регулируемый рабочий цикл с минимальным влиянием на частоту, показана на рис. 4.4.8. Это модифицированная версия схемы с рабочим циклом 50%, показанной на рис. 4.4.6.

VR1, линейный потенциометр, обеспечивает непрерывную регулировку рабочего цикла в пределах примерно от 35 % до 75 % без использования управляющего входа, что позволяет регулировать рабочий цикл практически без влияния на частоту колебаний.

Две секции VR1 по обе стороны от ползунка, добавленные к R1 и R2, фактически обеспечивают два отдельных (и регулируемых) значения времязадающих резисторов. D1 работает в течение периода заряда C4, когда выход на контакте 3 имеет высокий уровень, обеспечивая синхронизирующее сопротивление, состоящее из R3, левой части VR1 и R1. В течение периода разряда на выводе 3 низкий уровень, поэтому D1 смещен в обратном направлении; D2 теперь обеспечивает путь разряда через R2, правую часть VR1 и R3.

Частота рассчитывается по той же формуле, что и для схемы с коэффициентом заполнения 50%, показанной на рис.4.4.6, хотя на это немного повлияет прямое сопротивление диодов:

Кроме того, в этой схеме R теперь состоит из R3 + половина VR1 + R2 (или R1, что является тем же самым значением). Частоты от долей 1 Гц до многих десятков кГц можно получить из рис. 4.4.8, используя различные комбинации значений для времязадающего конденсатора С4 и времязадающих резисторов R1, R2 и R3. Чтобы получить соотношение пространства меток 1:1 с VR1 в его центральной позиции, значения R1 и R2 должны быть одинаковыми.

На рис. 4.4.9 показана схема на рис. 4.4.8, построенная на макетной плате.

Рис. 4.4.9 555 Нестабильный с контролем рабочего цикла

Как использовать контакт 5 для управления рабочим циклом ШИМ на основе 555?

Нестабильный 555 Таймер

Следующее изображение представляет собой проводку 555 в нестабильном режиме согласно Википедии:

Напряжение на контакте 6 будет «прыгать» между \$0.5V_\text{ctrl}\$ и \$V_\text{ctrl}\$. Когда напряжение на контакте 6 растет, контакт 3 остается высоким, а когда напряжение на контакте 6 снижается, контакт 3 остается низким.Рабочий цикл и период импульсов будут зависеть от выбранных вами сопротивлений и емкости.{\frac{-t}{\tau_c}})$$ В этом уравнении \$V(t)\$ — напряжение на конденсаторе в момент времени \$t\$, \$V_0\$ — разность между начальным напряжением и установившимся напряжением на конденсаторе, а \$ \tau_c\$ — постоянная времени заряда.Для нестабильного 555: \$\tau_c = (R_1 + R_2) C\$.

Время включения

Предположим, что 555 уже прогрелся и выход переключается с низкого уровня на высокий, это соответствует моменту, когда напряжение на конденсаторе (назовем это \$V_C\$) равно \$0,5 В_\text{ctrl }\$. После этого момента конденсатор будет заряжаться; когда \$V_C\$ достигает \$V_\text{ctrl}\$, выходной сигнал переключается с высокого на низкий, и конденсатор начинает разряжаться (подробнее об этом позже). Назовем количество времени, в течение которого конденсатор заряжается, \$t_\text{on}\$.\frac{-t}{\tau_c}) + 0.5V_\text{ctrl}$$ На основании вышеупомянутого определения: \$V(t_\text{on}) = V_\text{ctrl}\$. Собрав их вместе, мы можем найти \$t_\text{on}\$ (это упражнение для читателя). $$t_\text{on} = \tau_c \ln\left(\frac{V_\text{cc} — 0,5V_\text{ctrl}}{V_\text{cc} — V_\text{ctrl}} \ справа)$$

В стандартной нестабильной 555 \$V_\text{ctrl} = \frac{2}{3}V_\text{cc}\$, используя это, мы можем упростить приведенное выше уравнение до \$t_\text{on} = \tau_c\ln(2)\$. Это должно быть знакомо читателю.\frac{-t_\text{off}}{\tau_d}$$ Решение для \$t_\text{off}\$ дает знакомое соотношение для таймера 555 в нестабильном режиме. $$t_\text{off} = \tau_d \ln(2)$$

Заключение

Как мы видели, подача напряжения на контакт 5 изменит рабочий цикл и период, изменив количество времени, в течение которого выход высокий, в то время как количество времени, в течение которого выход низкий, остается постоянным. Изменение \$V_\text{ctrl}\$ и \$t_\text{on}\$ в основном линейно, когда \$V_\text{ctrl} < \frac{2}{3}V_\text{cc }\$, поэтому примите это во внимание при настройке отзыва.

Что касается вашего приложения, я не уверен, какой сигнал вы намеревались подать на контакт 5. Если вам нужен совет по этому поводу, вам нужно опубликовать схему вашей схемы!

#517 555 Таймер VFO с фиксированным режимом работы

Использование нетрадиционной конфигурации генератора таймера 555 переменной частоты с фиксированной скважностью (и точной регулировкой скважности).

Вот небольшая демонстрация:

Примечания

Обычная конфигурация таймера 555, такая как в LEADP#016 Нестабильный осциллятор. страдает от корреляции частоты и рабочего цикла, когда используются переменные элементы синхронизации.

Существует ли простой способ изготовления генератора переменной частоты 555 с фиксированным рабочим циклом? Есть довольно много «близких, но не сигарных» кандидатов, но мой интерес пробудился, когда я увидел «555 Timer LED Flasher (со странными соединениями)» Джулиана Илетта:

Я воспроизвел это на макетной плате для себя и обнаружил, что в базовой конфигурации рабочий цикл остается стабильно фиксированным на уровне 60%. во всем диапазоне регулировки частоты.

В версию схемы, описанную ниже, я добавил регулировку управляющего напряжения, что позволяет точно регулировать рабочий цикл в диапазоне от 10% до 90%.

Я называю это точной регулировкой коэффициента заполнения, поскольку регулировка коэффициента заполнения влияет на частоту. но как только рабочий цикл выбран, частоту можно отрегулировать без изменения рабочего цикла.

Цепь

Регулировка рабочего цикла в соответствии с VR2: простой делитель напряжения с C2 для стабильности, установка верхнего предела порога 555 через вход управляющего напряжения.

Макетный тест

Я использовал 1 мкФ C1, чтобы сместить генератор вверх, чтобы упростить построение временной развертки на осциллографе:

Рабочий цикл по умолчанию (без ввода управляющего напряжения) составляет 60 %, VCC составляет 5 В.Объем показывает:

  • Ch2 (желтый) — разрядный контакт — колеблется между 0 В и 3,84 В
  • Ch3 (синий) — катод C1, т. е. пороговый/триггерный контакт — от 1,68 В до 3,36 В
  • Ch4 (красный) — контакт управления — 3,36 В
  • Ch5 (зеленый) — выходной контакт — колеблется между 0 В и 4,64 В

С входом управляющего напряжения для регулировки рабочего цикла до 50%, VCC составляет 5 В. Объем показывает:

  • Ch2 (желтый) — разрядный контакт — колеблется между 0 В и 3.84В
  • Ch3 (синий) — катод C1, т. е. пороговый/пусковой контакт — от 1,28 В до 2,88 В
  • Ch4 (красный) — контакт управления — 2,88 В
  • Ch5 (зеленый) — выходной контакт — колеблется между 0 В и 4,72 В

Сборка прототипа

У меня есть несколько новых 8-миллиметровых соломенных светодиодов, поэтому я решил попробовать их с этой схемой на небольшом кусочке макетной платы:

Кредиты и ссылки

Модуль генератора прямоугольных сигналов с регулируемой частотой импульсов

NE555 — Envistia Mall Support

Этот модуль генератора прямоугольных импульсов NE555 можно использовать для создания прямоугольных сигналов для экспериментальных разработок или в таких приложениях, как управление шаговыми двигателями, а также в качестве регулируемого импульса для приложений микроконтроллера (MCU).

Только 31 мм x 22 мм (1,2″ x 0,9″), плата оснащена микросхемой таймера NE555, настроенной на четыре частотных диапазона: от 1 Гц до 50 Гц, от 50 Гц до 1 кГц, от 1 кГц до 10 кГц и от 10 кГц до 200 кГц. потенциометры для регулировки выходной частоты и рабочего цикла.

Входное напряжение модуля (VCC) варьируется от 5 В до 15 В постоянного тока и потребляет примерно 15 мА при 5 В (35 мА при 12 В) с выходной амплитудой от 4,2 В до пика до 11,4 В от пика до пика в зависимости от напряжение питания.

Светодиодный индикатор загорается при выходе низкого уровня и мигает в соответствии с выходной частотой. На более высоких частотах светодиод будет гореть постоянно и без видимой вспышки.

Распиновка модуля генератора импульсов NE555 и установка перемычек

Особенности:

  • Размер: 31 мм * 22 мм
  • Основная микросхема: NE555
  • Входное напряжение (VCC): 5–15 В пост. (Зависит от напряжения VCC)
  • Максимальный выходной ток: 15MA (VCC=5В, V-PP больше 50%), 35MA (VCC=12В, V-PP больше 50%)
  • Выходной светодиодный индикатор (низкий уровень, Светодиод горит, высокий уровень, светодиод выключен, светодиод мигает с частотой
  • Выходная частота плавно регулируется с помощью встроенных перемычек и потенциометров.
  • Установки перемычек:
    • 1 Гц ~ 50 Гц
    • 50 Гц ~ 1 кГц
    • 1 кГц ~ 10 кГц
    • 10 кГц ~ 200 кГц
    3 903 Рабочий цикл и частота отдельно не регулируются; регулировка рабочего цикла изменяет частоту
  • Выходная частота и рабочий цикл регулируются с использованием следующих переменных:
    • Период T = 0,7 (RA +2 RB) C
    • RA, RB являются регулируемыми потенциометрами 0-10 кОм
    • 1 Гц ~ 50 Гц: С = 0.001UF
    • 50 Гц ~ 1 кГц: C = 0,1UF
    • 1 кГц ~ 10 кГц: C = 1UF
    • 10 кГц ~ 200хц: C = 100UF

модуль схема

Схема модуля генератора прямоугольных импульсов NE-555

Copyright © Envistia Mall, 2016-2021 гг.

P/N EM-OTHER-0004

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.