IC 555 krugovi oscilatora, alarma i sirene

U ovom ćemo postu naučiti kako izgraditi i optimizirati osnovne krugove oscilatora IC 555, čiji se valni oblici mogu dodatno poboljšati za generiranje složenih zvučnih efekata kao što su zvučni alarm, policijska sirena, alarm crvene uzbune, alarm za zvjezdane staze itd.

Pregled

Osnovni način rada koji se obično koristi za izradu oscilatora IC 555 je režim nestabilnog kruga.

Ako pogledamo stabilni krug prikazan dolje, mi pronađi pinoute pridružio na sljedeći način:

• Okidački zatik 2 kratko spojen na prag 6.
• Otpornik R2 spojen između zatiča 2 i ispusnog zatiča 7.

U ovom načinu rada, kada se primijeni snaga, kondenzator C1 eksponencijalno se puni putem otpornika R1 i R2. Kada se razina napunjenja popne na 2/3. Razine napajanja, ispusni klin 7 pada. Zbog toga C1 sada počinje pražnjenje eksponencijalno, a kad se razina pražnjenja spusti na 1/3 opskrbne razine, šalje okidač na pin 2.

Kada se to dogodi, pin 7 opet postaje visok inicirajući punjenje na kondenzatoru sve dok ne nauči 2/3. Razinu napajanja. Ciklus se beskonačno nastavlja uspostavljanjem nestabilnog načina rada kruga.

Gore navedeni rad tablice rezultira dvjema vrstama oscilacija na C1 i na izlaznom zatiču 3 IC. Preko C1, eksponencijalni porast i pad napona stvara testeru koja se pojavljuje.

Unutarnji flip flop reagira na ovu pilastu frekvenciju i pretvara se u pravokutne valove na izlaznom zatiču 3 IC. To nam pruža potrebne oscilacije pravokutnog vala na izlazu IC pina 3.

Budući da frekvencija titranja u cijelosti ovisi o R1, R2 i C1, korisnik može mijenjati vrijednosti ovih komponenata kako bi dobio željene vrijednosti za ON OFF razdoblja frekvencija titranja, što se naziva i PWM kontrola ili kontrola radnog ciklusa .

Gornji grafikon pruža nam odnos između R1 i C1.

R2 se ovdje zanemaruje jer je njegova vrijednost zanemarivo mala u usporedbi s R2.

Osnovni krug oscilatora kvadratnog vala pomoću IC 555

Iz gornje rasprave naučili smo kako se IC 555 može koristiti u nestalnom načinu rada za stvaranje osnovnog kruga oscilatornih kvadrata.

Konfiguracija omogućuje korisniku da mijenja vrijednosti R1 i R2 točno od 1K do mnogih mega ohma radi dobivanja širokog raspona frekvencija i radnih ciklusa na izlaznom pinu 3.

Međutim, mora se napomenuti da vrijednost R1 ne bi trebala biti premala, jer efektivnu potrošnju struje kruga određuje R1. To se događa zato što tijekom svakog postupka pražnjenja C1 zatik 7 postiže potencijal tla koji podvrgava R1 izravno preko pozitivne i uzemljene crte. Ako je njegova vrijednost niska, može doći do značajnog odvoda struje, što povećava ukupnu potrošnju kruga.

R1 i R2 također određuju širinu oscilacijskih impulsa proizvedenih na pin 3 IC. R2 se posebno može koristiti za kontrolu omjera oznaka / razmak izlaznih impulsa.

Za razne formule za izračunavanje radnog ciklusa, frekvencije i PWM oscilatora IC 555 (nestabilno) mogu se proučavati u ovom članku .

Oscilator promjenjive frekvencije pomoću IC 555

Gore objašnjeni nestabilni krug može se nadograditi promjenjivim uređajem koji omogućava korisniku da mijenja PWM i frekvenciju kruga po želji. To se jednostavno postiže dodavanjem potenciometra u seriju s otpornikom R2 kao što je prikazano dolje. Vrijednost R2 mora biti mala u usporedbi s vrijednošću pota.

U gornjoj postavci, frekvencija oscilacija može se mijenjati točno od 650 Hz, do 7,2 kHz kroz naznačene varijacije lonca. Taj se raspon može još dodatno povećati i poboljšati dodavanjem prekidača za odabir različitih vrijednosti za C1, jer je C1 također izravno odgovoran za podešavanje izlazne frekvencije.

Varijabilni PWM oscilacijski krugovi koji koriste IC 555

Gornja slika pokazuje kako a objekt s promjenjivim oznakama prostor može se dodati bilo kojem osnovnom IC 555 stabilnom oscilatornom krugu kroz nekoliko dioda i potenciometra.

Značajka omogućuje korisniku da dobije bilo koji željeni PWM ili prilagodljiva razdoblja ON OFF za oscilacije na izlaznom pinu 3 IC.

Na lijevom bočnom dijagramu mreža koja uključuje R1, D1 i lonac R3 naizmjenično puni C1, dok lonac R4, D2 i R2 naizmjence prazni C1 kondenzator.

R2 i R4 određuju brzinu punjenja / pražnjenja C1 i mogu se prilagoditi prikladno za dobivanje željenog omjera ON / OFF za izlaznu frekvenciju.

Dijagram s desne strane prikazuje položaj R3 pomaknut u seriji s R1. U ovoj je konfiguraciji vrijeme punjenja C1 fiksirano D1 i njegovim serijskim otpornikom, dok lonac dopušta samo kontrolu vremena pražnjenja C1, dakle vrijeme isključenja izlaznih impulsa. Drugi lonac R3 u osnovi pomaže promijeniti frekvenciju izlaza umjesto PWM-a.

Alternativno, kao što je prikazano na gornjim slikama, također može biti moguće povezati IC 555 u stabilnom načinu za diskretno podešavanje omjera oznaka / prostor (vrijeme uključivanja / isključivanja) bez utjecaja na oscilatornu frekvenciju.

U tim se konfiguracijama duljina impulsa sama po sebi povećava kako se interval prostora smanjuje, i obrnuto.

Zbog toga ukupno vrijeme svakog ciklusa kvadratnih valova ostaje konstantno.

Glavna značajka ovih krugova je promjenjivi radni ciklus koji se može mijenjati od 1% do 99% uz pomoć zadanog potenciometra R3.

Na lijevoj bočnoj slici C1 se naizmjenično puni od R1, gornje polovice R3 i D1, dok se prazni pomoću D2, R2 i donje polovice potenciometra R3. Na desnoj bočnoj slici C1 se naizmjenično puni preko R1 i D1 i desne polovice potenciometra R3, a prazni se kroz lijevu polovicu potenciometra R3, D2 i R2.

U oba navedena primjeraka vrijednost C1 postavlja oscilatornu frekvenciju na oko 1,2 kHz.

Kako zaustaviti ili pokrenuti / zaustaviti funkciju oscilatora podesivog IC pomoću gumba

Stabilni oscilator IC 555 možete aktivirati na nekoliko jednostavnih načina.

To se može učiniti pomoću tipki ili putem elektroničkog ulaznog signala.

Na slici iznad pin 4, koji je pin za resetiranje IC-a, uzemljen je kroz R3, a prekidač push-to-ON povezan je preko pozitivnog dovodnog voda.

Pin 4 IC 555 treba minimalno 0,7 V da ostane pristran i da IC ostane u funkciji. Pritiskom na tipku omogućuje se funkciji IC stabilnog oscilatora, dok otpuštanjem prekidača uklanja se pristranost s pina 4, a funkcija IC postaje onemogućena.

To se također može provesti kroz vanjski pozitivni signal na pinu 4 s uklonjenim prekidačem i spojenim R3 kao što jest.

U drugoj alternativi, kao što je prikazano gore, pin 4 IC može se vidjeti trajno pristran putem R3 i pozitivnog napajanja. Ovdje je tipkalo povezano preko zatiča 4 i uzemljenja. To podrazumijeva da kada se pritisne tipka onemogući kvadratni valovi IC izlaza, što dovodi do okretanja izlaza na 0V.

Otpuštanjem gumba započinje stvaranje nestabilnih četvrtastih valova koji su obično na pin 3 IC.

Isto se može postići vanjski primijenjenim negativnim signalom ili signalom od 0 V na pinu 4 s R3 povezanim onakvim kakav je.

Upotreba pina 2 za upravljanje podesivom frekvencijom

U našim ranijim raspravama naučili smo kako se generiranjem impulsa IC 555 može upravljati pomoću pina 4.

Sad ćemo vidjeti kako se isto može postići pomoću pina 2 IC-a kao što je gore prikazano.

Kad se pritisne S1, naglo se primijeni pin 2 s potencijalom uzemljenja, što dovodi do pada napona na C1 ispod 1/3 Vcc. Kao što znamo da kada se napon pin 2 ili razina napunjenosti na C1 drži ispod 1/3 Vcc, izlazni pin 3 ide trajno visoko.

Stoga pritiskanje S1 uzrokuje pad napona na C1 ispod 1/3 Vcc prisiljavajući izlazni pin 3 da ide visoko sve dok S1 ostaje pritisnut. To inhibira normalan rad nestabilnih oscilacija. Kada se tipka otpusti, funkcija astbale vraća se u normalne uvjete. Valni oblik s desne strane prepoznaje odgovor pin 3 na pritisak gumba.

Gore navedeni postupak može se na sličan način kontrolirati pomoću vanjskog digitalnog kruga kroz diodu D1. Negativna logika na katodi diode pokreće gore navedene radnje, dok pozitivna logika nema učinka i omogućuje funkcijama astabla da vrate svoj normalan rad.

Kako modulirati IC 555 oscilator

Pin 5, koji je upravljački ulaz IC 555, jedan je od važnih i korisnih pinouts IC-a. Olakšava korisniku modulaciju izlazne frekvencije IC-a jednostavnom primjenom prilagodljive razine istosmjerne struje na pin # 5.

Povećavanje istosmjernog potencijala uzrokuje proporcionalno povećanje širine impulsa izlazne frekvencije, dok smanjenje istosmjernog potencijala dovodi do proporcionalnog suženja širine impulsa frekvencije. Ti potencijali trebaju biti strogo unutar 0V i pune razine Vcc.

Na gornjoj slici podešavanje lonca generira različiti potencijal na pinu 5 što uzrokuje da se širina izlaznog impulsa frekvencije oscilacija mijenja u skladu s tim.

Budući da modulacija uzrokuje promjenu širine izlaznog impulsa, ona također utječe na frekvenciju, jer je C1 prisiljen mijenjati razdoblja punjenja / pražnjenja ovisno o postavci lonca.

Kada se na pin 5 primijeni promjenjivi izmjenični napon koji ima amplitudu između 0V i Vcc, izlazni PWM ili širina impulsa također slijedi promjenljivu amplitudu izmjeničnog napona generirajući kontinuirani niz širenja i sužavanja impulsa na zatiču 3.

AC signal može se koristiti i za modulaciju, jednostavnim integriranjem pina 5 s vanjskim izmjeničnim naponom preko kondenzatora od 10 uF.

Izrada alarma i sirena s IC 555

Svestrana konfiguracija prilagodljivog oscilatora IC 555 omogućuje nam da ga implementiramo za izradu različitih vrsta sirena i alarmnih krugova. To postaje moguće jer je stabilna jedinica u osnovi generator valnih oblika i može se prilagoditi generiranju različitih vrsta zvučnih valnih oblika, nalik zvukovima alarma i sirena.

Na gornjoj slici možemo vidjeti IC 555 konfiguriran kao monoton frekvencije 800 Hz krug alarma .

Zvučnik može imati bilo koju vrijednost impedancije, zbog prisutnosti trenutnog graničnog otpora Rx. Sigurna vrijednost može biti oko 70 Ohma 1 vata.

Za izradu kruga alarma neprekidnog tona velike snage nadograđujemo gornji krug pogonom tranzistora snage Q1 i snažnijim zvučnikom, kao što je prikazano dolje:

Budući da dizajn može proizvesti visoku razinu mreškanja, uključeni su D1 i C3 kako bi se spriječilo ometanje mreškanja u funkcioniranju IC 555.

Diode D2 i D3 su uključene da neutraliziraju induktivne preklopne šiljke generirane iz zavojnice zvučnika i da zaštite tranzistor Q1 od oštećenja.

Impulsni krug alarma IC 555

Prethodni monotoni alarm od 800 Hz mogao bi se pretvoriti u impresionirajući impulsni alarm od 800 Hz dodavanjem još jednog stabilnog multivibratora s krugom tonskog generatora kao što je prikazano dolje.

Već smo proučavali kako se pin 5 može koristiti za kontrolu širine impulsa IC 555.

Ovdje je IC 2 konfiguriran kao krug oscilatora od 1 Hz koji uzrokuje da naizmjenično pin 5 IC 1 naizmjenično postaje nizak pri brzini od 1 Hz. To zauzvrat uzrokuje sužavanje širine impulsa 3 800 Hz do mjere koja gotovo ISKLJUČUJE Q1. To stvara zvučni efekt oštrog impulsa od 1 Hz na zvučniku.

Warble He-Haw alarmni krug

Ako želite pretvoriti prethodni dizajn u zvučni signal koji probija uho, to možete učiniti jednostavnom zamjenom D1 diode otpornikom od 10 K kako je otkriveno u gornjem dijagramu. Poznati i kao hew-haw alarmi, oni se obično koriste u europskim vozilima za hitne slučajeve.

Znamo da se pin 5 može koristiti s vanjskim visokim / niskim signalom za moduliranje izlaza pin 3 s odgovarajućom širinom / sužavanjem širine impulsa. Alternativno visoko nisko napajanje od 1 Hz na pinu 5 IC2 prisiljava napon izlaznog pina # 3 IC 1 da generira simetrično promjenjivu frekvenciju koja varira od 500 Hz do 440 Hz. To uzrokuje da zvučnik generira potreban oštar zvuk visokog zvuka alarma brzinom od 1 Hz.

Izrada policijske sirene

IC 555 se također može koristiti za izradu savršeno oponašajućeg kruga policijske sirene kao što je gore pokazano.

Strujni krug dizajniran je da proizvede tipičan zvuk plača koji se često čuje u policijskim sirenama.

Ovdje je IC2 spojen kao niskofrekventni oscilator s frekvencijom postavljenom na 6 sekundi UKLJ.

Polaka eksponencijalna valna rampa trokuta koja se generira preko C1 dovodi se na bazu Q1 konfiguriranu kao sljedbenik emitera .

Frekvencija IC1 postavljena je na 500 Hz što postaje njegova središnja frekvencija.

Polako rastuća i padajuća rampa u podnožju Q1 slijedi na njegovom emiteru i modulira pin 5 IC1. Spora rampa uzrokuje izmjenične cikluse polaganog porasta napona tijekom 3 sekunde, a sporog raspadajućeg napona tijekom 3 sekunde na pinu 5. Zbog ovog pina 3 frekvencija i PWM također modulira u skladu s tim generirajući zvučni efekt policijske sirene.

Alarmni krug Red Alert Star Trek

Posljednji sklop na popisu je još jedan vrlo zanimljiv generator zvučnih efekata koji koristi stabilni oscilator IC 555. To je generator zvuka alarma za crvenu uzbunu, koji se naziva i zvjezdanim trek alarmom zbog česte upotrebe u popularnoj TV seriji Star Trek.

Tipično, zvuk alarma crvene uzbune započinje s niskofrekventnim tonom, koji se diže do visokofrekventne note u brzom rasponu od oko 1,15 sekundi, i prekida za 0,35 sekundi, i opet raste od niske do visoke frekvencije, a ciklus nastavlja stvarati zvuk upozorenja za crveni alarm upozorenja za zvjezdane staze.

Baš kao i prethodni krugovi zvuka alarma i sirene, i ovaj krug ponavlja ponavljanje niza sve dok ostaje uključen.

IC 2 ovdje je konfiguriran kao nesimetrični krug oscilatora. Kondenzator C1 naizmjenično se puni kroz elemente R1 i D1, a naizmjenično se prazni kroz R2.

To stvara brzo rastuće i blijede nabore pile na kondenzatoru C1. Ovaj signal za pojačavanje usmjerio je sljedbenik emitera i primijenio ga kao modulacijski napon na kontrolni ulazni pin 5 IC1 putem R7.

Zbog pilaste prirode, ovaj valni oblik uzrokuje da se izlazna frekvencija pina 3 IC1 postupno podiže za polako raspadajući dio valnog oblika, a zatim brzo opada tijekom urušavanja dijela valnog oblika.

Tijekom svakog odlazećeg dijela ciklusa valnog oblika, odgovarajući pravokutni impuls iz kontakta 3 IC2 trenutno isključuje Q2, što zauzvrat dovodi do niskog stupnja pin2 IC2. To prekida izlaz C2 i porast tona na zvučniku, stvarajući neobičan zvučni efekt crvenog upozoravanja na zvjezdano putovanje.

Natrag k Tebi

Pa, ovo su bili neki nagovještaji kako koristiti IC 555 za stvaranje korisnih krugova oscilatora alarma i sirene. Imate li još neki zanimljiv generator zvučnih efekata koji koristi IC 555? Ako to učinite, ovdje navedite detalje, rado ćemo ih uvrstiti na gornji popis.