En aquest post aprendrem a construir i optimitzar circuits bàsics de l’oscil·lador IC 555, les formes d’ona de les quals es poden millorar encara més per generar efectes de so complexos com ara alarma de trucada, sirena de policia, alarma d’alerta vermella, alarma star trek, etc.
Visió general
El mode bàsic que s’utilitza normalment per fabricar oscil·ladors IC 555 és el mode de circuit astable.
Si observem el circuit astable que es mostra a continuació, nosaltres troba els pinouts unides de la manera següent:
- Accionament del pin 2 al pin del llindar 6.
- Una resistència R2 connectada entre el pin 2 i el pin de descàrrega 7.
En aquest mode, quan s'aplica potència, el condensador C1 es carrega exponencialment mitjançant les resistències R1 i R2. Quan el nivell de càrrega puja fins a 2 / 3r nivell de la tensió d'alimentació, fa que el pin de descàrrega 7 baixi. A causa d’això, ara C1 comença a descarregar-se exponencialment i, quan el nivell de descàrrega cau a 1/3 de subministrament, envia un disparador al pin 2.
Quan això passa, el pin 7 torna a augmentar iniciant l'acció de càrrega al condensador fins que ensenya el nivell de subministrament 2/3. El cicle continua establint infinitament el mode astable del circuit.
El funcionament anterior de l'astable dóna lloc a dos tipus d'oscil·lacions que es produeixen a través de C1 i a través del pin de sortida 3 de l'IC. A través de C1, l’augment i caiguda exponencial del voltatge crea una freqüència de dents de serra per aparèixer.
El xanclet intern respon a aquestes freqüències de dents de serra i es converteix en ones rectangulars al pin de sortida 3 del CI. Això ens proporciona les oscil·lacions d’ona rectangulars necessàries a la sortida del pin IC 3.
Com que la freqüència d’oscil·lació depèn completament de R1, R2 i C1, l’usuari és capaç d’alterar els valors d’aquests components per obtenir els valors desitjats per als períodes ON OFF de les freqüències d’oscil·lació, que també s’anomena control PWM o control del cicle de treball. .
El gràfic anterior ens proporciona la relació entre R1 i C1.
Aquí s’ignora R2 perquè el seu valor és insignificantment petit en comparació amb R2.
Circuit bàsic d'oscil·lador d'ona quadrada mitjançant IC 555
A partir de la discussió anterior, vam aprendre com es pot utilitzar un IC 555 en un mode astable per crear un circuit bàsic d'oscil·lador d'ona quadrada.
La configuració permet a l’usuari variar els valors de R1 i R2 des d’1K fins a molts mega ohms per obtenir una àmplia gamma de freqüències i cicles de treball seleccionables al pin de sortida 3.
Tot i això, cal tenir en compte que el valor R1 no ha de ser massa petit ja que el consum de corrent efectiu del circuit està determinat per R1. Això passa perquè durant cada procés de descàrrega C1, el pin 7 aconsegueix el potencial de terra sotmès a R1 directament a través del positiu i la línia de terra. Si el seu valor és baix, pot haver-hi un drenatge de corrent significatiu, que augmenta el consum global del circuit.
R1 i R2 també determinen l’amplada dels impulsos oscil·latoris produïts al pin 3 del CI. R2 es pot utilitzar específicament per controlar la relació marca / espai dels polsos de sortida.
Per a les diverses fórmules per calcular el cicle de treball, freqüència i PWM d'un oscil·lador IC 555 (astable) es pot estudiar en aquest article .
Oscil·lador de freqüència variable amb IC 555
El circuit astable explicat anteriorment es pot actualitzar amb una funció variable que permeti a l'usuari variar el PWM i també la freqüència del circuit segons vulgui. Això es fa simplement afegint un potenciòmetre en sèrie amb la resistència R2 com es mostra a continuació. El valor de R2 ha de ser petit en comparació amb el valor del pot.
En la configuració anterior, la freqüència d'oscil·lació es pot variar des de 650 Hz fins a 7,2 kHz a través de les variacions de pot indicades. Aquest rang es pot augmentar i millorar encara més afegint un commutador per seleccionar diferents valors per a C1, ja que C1 també és el responsable directe de configurar la freqüència de sortida.
Circuits oscil·ladors PWM variables mitjançant IC 555
La figura anterior mostra com a facilitat de relació d’espai de marca variable es pot afegir a qualsevol circuit oscil·lador astable IC 555 bàsic mitjançant un parell de díodes i un potenciòmetre.
La característica permet a l’usuari obtenir qualsevol PWM desitjat o períodes d’ACTIVACIÓ i APAGAT ajustables per a les oscil·lacions al pin de sortida 3 de l’IC.
Al diagrama lateral esquerre, la xarxa que implica R1, D1 i el pot R3 carrega alternativament C1, mentre que el pot R4, D2 i R2 descarrega alternativament el condensador C1.
R2 i R4 determinen la velocitat de càrrega / descàrrega de C1 i es poden ajustar adequadament per obtenir la relació ON / OFF desitjada per a la freqüència de sortida.
El diagrama lateral dret mostra la posició R3 desplaçada en sèrie amb R1. En aquesta configuració, el temps de càrrega de C1 és fixat per D1 i la seva resistència en sèrie, mentre que el pot només permet el control del temps de descàrrega de C1, per tant, el temps d’APAGAT dels polsos de sortida. L’altre pot R3 ajuda essencialment a alterar la freqüència de la sortida en lloc del PWM.
Alternativament, tal com es mostra a les figures anteriors, també pot ser possible connectar l'IC 555 en el mode astable per ajustar discretament la relació marca / espai (temps ON / temps OFF) sense afectar la freqüència oscil·ladora.
En aquestes configuracions, la longitud dels polsos augmenta intrínsecament a mesura que es redueix l'interval d'espai i viceversa.
A causa d’això, el període total de cada cicle d’ones quadrades es manté constant.
La característica principal d’aquests circuits és el cicle de treball variable, que es pot variar des de l’1% fins al 99% amb l’ajut del potenciòmetre R3 donat.
A la figura del costat esquerre, C1 es carrega alternativament per R1, la meitat superior de R3 i D1, mentre que es descarrega mitjançant D2, R2 i la meitat inferior del potenciòmetre R3. A la figura del costat dret, C1 es carrega alternativament mitjançant R1 i D1 i la meitat dreta del potenciòmetre R3, i es descarrega a través de la meitat del potenciòmetre esquerre R3, D2 i R2.
En els dos estables anteriors, el valor de C1 estableix la freqüència oscil·lant al voltant d’1,2 kHz.
Com posar en pausa o iniciar / aturar la funció Oscil·lador Astable IC amb polsador
Podeu activar / desactivar un oscil·lador astable IC 555 de diverses maneres simples.
Es pot fer mitjançant polsadors o mitjançant un senyal d'entrada electrònic.
A la figura superior del pin 4, que és el pin de restabliment de l'IC, es connecta a terra a través de R3 i es connecta un commutador d'encès a la línia d'alimentació positiva.
El pin 4 de l'IC 555 necessita un mínim de 0,7 V per mantenir esbiaixat i per mantenir el funcionament de l'IC activat. En prémer el botó s'activa la funció oscil·lador astable IC, mentre s'allibera l'interruptor s'elimina la polarització del pin 4 i la funció IC es desactiva.
Això també es pot implementar mitjançant un senyal positiu extern al pin 4 amb l'interruptor retirat i R3 connectat tal qual.
En l'altra alternativa, tal com es mostra anteriorment, es pot veure el pin 4 de l'IC permanentment esbiaixat mitjançant R3 i el subministrament positiu. Aquí el polsador està connectat a través del pin 4 i a terra. Això implica que, quan es prem el botó, es desactiven les ones quadrades de sortida IC, cosa que fa que la sortida giri 0V.
En deixar anar el polsador, es comença a generar les ones quadrades astables normalment a través del pin 3 del CI.
El mateix es pot aconseguir mitjançant un senyal negatiu aplicat externament o un senyal de 0 V al pin 4 amb R3 connectat tal qual.
Utilitzant el pin 2 per controlar la freqüència Astable
En les nostres discussions anteriors, vam aprendre com es podia controlar la generació d’impulsos d’un IC 555 mitjançant el pin 4.
Ara veurem com es pot aconseguir el mateix mitjançant el pin 2 del CI com es mostra a dalt.
Quan es prem S1, el pin 2 s'aplica sobtadament amb un potencial de terra, fent que la tensió a través de C1 caigui per sota d'1 / 3r Vcc. Com sabem, quan el voltatge del pin 2 o el nivell de càrrega a C1 es manté per sota de 1/3 Vcc, el pin de sortida 3 augmenta permanentment.
Per tant, prement S1 provoca una caiguda de tensió a través de C1 per sota de 1/3 Vcc obligant el pin de sortida 3 a pujar sempre que S1 es mantingui pressionat. Això inhibeix el funcionament normal d'oscil·lacions astables. Quan es deixa anar el polsador, la funció astbale es restaura a les condicions normals. La forma d'ona del costat dret reconeix la resposta del pin 3 al prémer el botó.
L'operació anterior es pot controlar també mitjançant un circuit digital extern a través del díode D1. Una lògica negativa al càtode del díode inicia les accions anteriors, mentre que una lògica positiva no té cap efecte i permet a les funcions de l'astable restablir el seu funcionament normal.
Com modular l'oscil·lador IC 555
El pin 5, que és l'entrada de control de l'IC 555, és un dels pinouts importants i útils de l'IC. Facilita a l'usuari modular la freqüència de sortida de l'IC simplement aplicant un nivell de CC ajustable al pin # 5.
Un potencial de CC creixent fa que l’amplada de pols de la freqüència de sortida augmenti proporcionalment, mentre que la reducció del potencial de CC fa que l’amplada de pols de freqüència es redueixi proporcionalment. Aquests potencials haurien d’estar estrictament dins del nivell de 0 V i de Vcc complet.
A la figura anterior, ajustar el pot genera un potencial variable al pin 5 que fa que l’amplada de pols de sortida de la freqüència d’oscil·lació canviï en conseqüència.
Com que la modulació fa que l’amplada de pols de sortida canviï, també afecta la freqüència, ja que C1 es veu obligat a canviar els seus períodes de càrrega / descàrrega en funció de la configuració del pot.
Quan s’aplica una CA variable amb una amplitud entre 0V i Vcc al pin 5, la sortida PWM o amplada de pols també segueix l’amplitud de CA variable generant un tren continu d’ampliació i estrenyiment de polsos a un pin 3.
També es pot utilitzar un senyal de corrent altern per a la modulació, simplement integrant el pin 5 amb un corrent altern extern mitjançant un condensador de 10 uF.
Fer alarmes i sirenes amb IC 555
La versàtil configuració de l’oscil·lador astable d’IC 555 ens permet implementar-lo per fer diversos tipus de sirenes i circuits d’alarma. Això es fa possible perquè un estable és bàsicament un generador de formes d'ona i es pot personalitzar per generar diferents tipus de formes d'ona sonora, semblants a sons d'alarma i sirenes.
A la figura anterior podem veure l’IC 555 configurat com a monòton de freqüència de 800 Hz circuit d'alarma .
L'altaveu pot tenir qualsevol valor d'impedància, a causa de la presència de la resistència limitant actual Rx. Un valor segur podria rondar els 70 ohms 1 watt.
Per fer un circuit d'alarma de to continu d'alta potència, actualitzem el circuit anterior mitjançant un controlador de transistor de potència Q1 i un altaveu més potent, com es mostra a continuació:
Atès que el disseny pot produir un alt nivell de volatge d'ondulació, s'inclouen D1 i C3 per evitar la interferència de l'ondulació amb el funcionament de l'IC 555.
S'inclouen els díodes D2 i D3 per neutralitzar els pics de commutació inductius generats a partir de la bobina de l'altaveu i per protegir el transistor Q1 contra danys.
Circuit d'alarmes IC 555 impulsat
L'anterior alarma monòtona de 800 Hz es podria convertir en una alarma de 800 Hz pulsada més intresretant afegint un altre multivibrador astable amb el circuit del generador de tons, tal com es mostra a continuació.
Ja hem estudiat com es pot utilitzar el pin 5 per controlar l'amplada del pols de l'IC 555.
Aquí IC 2 es configura com un circuit oscil·lador d'1 Hz que fa que el pin 5 de l'IC 1 es faci alternativament baix a una velocitat d'1 Hz. Al seu torn, això fa que l'amplada del pols de 3 800 Hz del pin es redueixi fins a un punt que gairebé s'apaga Q1. Això produeix un efecte d'alarma de polsada de 1 Hz a l'altaveu.
Circuit d’alarma Warble He-Haw
Si voleu convertir el disseny anterior en una alarma de perforació de perforació de l’oïda, podeu fer-ho simplement substituint el díode D1 per una resistència de 10 K tal com es mostra al diagrama anterior. També conegudes com a alarma hew, s’utilitzen habitualment en vehicles d’emergència europeus.
Sabem que el pin 5 es pot utilitzar amb un senyal extern alt / baix per modular la sortida del pin 3 amb les amplades de pols d’ampliació / estrenyiment corresponents. El subministrament alt i alt alternatiu a 1 Hz al pin 5 de l'IC2 obliga el voltatge del pin número 3 de sortida de l'IC 1 a generar una freqüència de canvi simètric que varia de 500 Hz a 440 Hz. Això provoca que l'altaveu generi el so d'alarma de gran volum de gran volum requerit a una velocitat d'1 Hz.
Fer una sirena policial
L'IC 555 també es pot utilitzar per fer un circuit de sirena de policia que imita perfectament, tal com s'ha demostrat anteriorment.
El circuit està dissenyat per produir el típic so de les lamentacions que s’escolta habitualment a les sirenes de la policia.
Aquí IC2 es connecta com un oscil·lador de baixa freqüència amb una freqüència ajustada a una velocitat d’ACTIVAT DE 6 segons.
La rampa d’ona triangular exponencial lenta generada a través del seu C1 s’alimenta a la base de Q1 configurada com a seguidor de l'emissor .
La freqüència d'IC1 s'estableix en 500 Hz, que es converteix en la seva freqüència central.
La rampa lenta de pujada i baixada a la base de Q1 segueix al seu emissor i modula el pin 5 de IC1. La rampa lenta provoca cicles alternatius de tensió creixent lenta durant 3 segons i tensió decadent lenta durant els 3 segons al pin 5. A causa d’aquest pin, la freqüència 3 i PWM també modula en conseqüència generant l’efecte sonor de la sirena de la policia que lamenta.
Circuit d’alarma Star Trek d’alerta vermella
El circuit final de la llista és un altre generador d’efectes de so molt interessant que utilitza l’oscil·lador astable IC 555. És el generador de so d'alarma d'alerta vermella, també anomenat alarma star trek a causa del seu ús freqüent a la popular sèrie de televisió star trek.
Normalment, el so d’alarma d’alerta vermella s’inicia amb un to de freqüència baixa, que s’eleva a una nota d’alta freqüència en un lapse d’aproximadament 1,15 segons, es talla durant 0,35 segons i torna a passar d’una freqüència baixa a alta i el cicle continua donant lloc al so d'alarma d'alerta vermella de star trek.
Igual que els circuits anteriors d’alarma i so de sirena, aquest circuit també continua repetint la seqüència sempre que estigui alimentat.
Aquí l'IC 2 es configura com un circuit oscil·lador no simètric. El condensador C1 es carrega alternativament a través dels elements R1 i D1, i es descarrega alternativament a través de R2.
Això produeix una pujada ràpida i desvaniment de les dents de serra a través del condensador C1. Aquest senyal de ramping és emmagatzemat pel seguidor de l’emissor i s’aplica com una tensió moduladora al pin d’entrada de control 5 de l’IC1 mitjançant R7.
A causa de la naturalesa dels dents de serra, aquesta forma d'ona fa que la freqüència de sortida del pin 3 de l'IC1 augmenti gradualment per a la porció de la forma d'ona en decadència lenta, i després caigui ràpidament durant la part d'ensorrament de la forma d'ona.
Durant cadascuna de les seccions en decadència del cicle de formes d'ona, el corresponent pols rectangular del pin 3 de l'IC2 s'apaga instantàniament Q2, cosa que al seu torn fa que el pin2 d'IC2 baixi. Això interromp la sortida C2 i el to ascendent de l'altaveu, donant lloc al peculiar efecte de so d'alarma star trek d'alerta vermella.
De nou a vostè
Doncs aquests eren alguns consells sobre com utilitzar l'IC 555 per crear circuits útils d'oscil·ladors d'alarma i sirena. Tens algun altre generador d’efectes de so interessant que utilitzi IC 555? Si ho feu, proporcioneu els detalls aquí, estarem encantats d’incloure’ls a la llista anterior.
Anterior: 10 millors circuits de temporitzador amb IC 555 Següent: Circuit LightStim LED vermell per eliminar les arrugues facials
