Примеры применение КМОП таймера КР1006ВИ1 (555)
В данной статье рассмотрим примеры практического применения микросхемы КР1006ВИ1, зарубежный аналог NE555.Эта микросхема была создана фирмой Philips в 1971 году, и с тех пор ее популярность только растет, микросхема выпускается многими фирмами в общем объеме более миллиарда штук в год.
Дополнив микросхему несколькими элементами, можно получить множество полезных применений микросхемы.
Пример №1 – Сигнализатор темноты.
Схема издает звуковой сигнал при наступлении темноты. Пока фоторезистор освещен, на выводе №4 установлен низкий уровень, а значит, таймер находится в режиме сброса. Но как только освещение падает, сопротивление фоторезистора возрастает и на выводе №4 появляется высокий уровень и как следствие таймер запускается, издавая звуковой сигнал.
Пример №2 – Модуль сигнализации.
Схема представляет один из модулей автосигнализации, который подает сигнал при изменении угла наклона автомобиля. В качестве датчика применен ртутный выключатель. В исходном состоянии датчик не замкнут и на выходе таймера установлен низкий уровень. При изменении угла наклона автомобиля ртутная капля замыкает контакты, и низкий уровень на выводе №2 запускает таймер. В результате чего на выходе таймера появляется высокий уровень, который управляет каким-либо исполнительным устройством. Даже после размыкания контактов датчика таймер все равно останется в активном состоянии. Отключить его можно, если остановить работу таймера, подав на вывод №4 низкий уровень. C1 – керамический конденсатор емкостью 0.1мкФ.
Метроном – устройство, используемое музыкантами. Он отсчитывает необходимый ритм, который может быть отрегулирован переменным резистором. Схема построена по схеме генератора прямоугольных импульсов. Частота метронома определяется RC-цепочкой.
Пример №4 – Таймер.
Таймер на 10 минут. Таймер включается путем нажатия на кнопку “Пуск”, при этом загорается светодиод HL1.
По прошествии выбранного временного интервала загорается светодиод HL2. Переменным резистором можно подстроить временной интервал.Пример №5 – Триггер Шмитта.
Это очень простая, но эффективная схема. Схема позволяет, подавая на вход зашумленный аналоговый сигнал, получить чистый прямоугольный сигнал на выходе
Пример №6 – Точный генератор.
Генератор повышенной точности и стабильности. Частота подстраивается резистором R1. Диоды – любые германиевые. Можно также применить диоды Шоттки.
|
(рис. 8.24)
Он предназначен для использования в качестве генератора и формирователя импульсных сигналов. Функциональная схема таймера приведена на рис. 8.24,б.
Основные параметры таймера: напряжение питания 5…18 В; потребляемый ток при Uп=5 В составляет 5 мА, при Uп=15 В – 12 мА; точность установки периода следования импульсных сигналов 1%; температурная стабильность периода следования импульсных сигналов 0,5%/градус; зависимость периода следования импульсных сигналов от напряжения питания 0,01%/В; порог переключения таймера при Uп=5 В равен 1,67 В, для Uп=15 В – 5 В; входной ток переключения 0,5 мкА; напряжение возврата в исходное состояние 0,7 В; ток возврата в исходное состояние 0,1 мА; пороговый ток включения, определяющий номинал внешнего резистора времязадающей цепи 0,1…0,25 мкА; уровень напряжения срабатывания при Uп=15 В равен 10 В; при Uп=5 В – 3,33 В; время фронта выходного импульса сигнала 100 нс, время спада 100 нс.
Входные дифференциальные усилители построены на транзисторах VT2, VT3, VT6, VT8 и VT10-VT13. Выходной сигнал усилителя VT2, VT3 подведен к входу дополнительного дифференциального усилителя на транзисторах VT4 и VT5, а с него сигнал поступает на суммирующий транзистор VT14. На рис. 8.24,в показана зависимость потребляемого тока от напряжения питания при различных значениях температуры корпуса. Изменение относительной длительности выходного импульса от питающего напряжения и температуры среды показано рис. 8.24,г,д соответственно. Падение напряжения на таймере от выходного тока представлено на рис. 8.24,е. На рис. 8.24,ж показана схема генератора импульсов, а на рис. 8.24,з – форма сигналов на конденсаторе С1 и на выходе. Основные параметры выходного сигнала определяются выражениями Т1=0,69(R1+R2)C1 и T2=0,69R2C1. Для R1=R2=1 кОм и С1=0,015 мкФ частота следования импульсов равна 32 кГц. Отношение Т1/Т2=1-R2/(R1+2R2). Задавая резистором R1+R2 различные сопротивления, получим графики, приведенные на рис. 8.24,и. Использование таймера в режиме преобразователя напряжения показано на рис. 8.24,к. На выходе микросхемы устанавливается импульсное напряжение частотой 2 кГц по форме, близкое к меандру. С помощью диодно-конденсаторного удвоителя напряжения на выходе формируется отрицательное напряжение, близкое к питающему. Напряжение Uп может составлять 5…15 В.
Наряду с автоколебательным режимом работы таймера, он с успехом может быть применён как одновибратор для формирователя импульсов заданной длительности (рис. 8.24,м), который по входному сигналу формирует на выходе импульс длительностью Т=1,1R1C1 (рис. 8.24,н). Эта зависимость показана на рис. 8.24,о для различных значений R1.
На рис. 8. |
24,п показана схема делителя на три частоты импульсного сигнала, а на рис. 8.24,р – форма его входного и выходного сигналов. Устройство по схеме на рис. 8.24,с выполняет функции индикатора нерегулярности следования входного сигнала. На рис. 8.24,т приведены формы его входного и выходного сигналов и форма напряжения на конденсаторе С1.
Мультивибраторы на на таймере КР1006ВИ1(NE555)
радиоликбез
В современной аппаратуре широко применяют генераторы прямоугольных импульсов, выполненные на таймерах. При простоте схемы они обладают весьма высокими эксплуатационными характеристиками.
Так как образцовое напряжение на оба компаратора DA1 и DA2 (рис. 2.36) задают внутренние делители напряжения R1—R3, пороги срабатывания компараторов сдвигаются пропорционально изменению питающего напряжения, и напряжение, заряжающее конденсатор С1, меняется в той же пропорции, компенсируя погрешность. Уход частоты генератора при изменении напряжения питания на 1 В не превышает 0,1%.
В литературе описано много генераторов на таймерах. Схема простейшего из них изображена на рис. 5.39, а. За счет объединения обоих управляющих входов — выводы 2 и 6 — микросхема работает как триггер Шмитта. Времязадающая RC-цепь состоит из одного резистора (R1) и одного конденсатора (С1) и может быть легко приспособлена для перекрытия диапазона частот.
В момент подачи напряжения питания на входе таймера будет напряжение низкого уровня, на выходе — высокого. Конденсатор С1 начинает заряжаться. Как только напряжение на конденсаторе достигнет значения 2/3 U п сработает компаратор DA1. Он переключит внутренний триггер, и уровень выходного напряжения сменится на низкий.
Конденсатор С1 начнет разряжаться. Когда напряжение на входе микросхемы снизится до 1/3 Uп, компаратор DA2 вызовет обратное переключение триггера и начнется новый цикл работы. В установившемся режиме генерации напряжение на конденсаторе колеблется в пределах от 1/3 Uп до 2/3 Uп (рис. 5.39,б),
Таймер КР1006ВИ1 устойчиво генерирует вплоть до частоты 1 МГц. Выходное напряжение, заряжающее конденсатор С1, немного меньше напряжения питания: U1вых=Uп—Uкэ, где Uкэ — падение напряжения на выходном биполярном транзисторе таймера. Это — недостаток рассмотренного варианта генератора. Вычитаемое напряжение Uкэ = 0,6…0,9 В служит причиной неравенства длительности стадий зарядки и разрядки, а также нестабильности частоты.
Включением дополнительного резистора R2 сопротивлением 1…2 кОм разность Uп—U1вых можно уменьшить, улучшив тем самым параметры генератора. Скважность становится практически равной 2, а уход частоты при изменении питания от 5 до 12 В (без нагрузки) менее 0,1%. Однако резистор R2 дополнительно нагружает источник питания при U0вых.
Период колебаний можно определить, приняв U1вых ≈Uп; U0вых ≈0В,
tз ≈ 0,7R1C1, (5.16)
tp ≈ 0,7R1C1, (5.17)
следовательно, период колебаний
T=tз+tp=1,4R1C1. (5.18)
Вариант генератора на рис. 5.39, в работает подобно рассмотренному с тем лишь отличием, что зарядка конденсатора происходит, когда выходное напряжение имеет низкий уровень, и разрядка — высокий.
На частоту этих генераторов влияет сопротивление нагрузки, что является существенным их недостатком. Так, при напряжении питания Uп= 12 В (R2=1 кОм, см. рис. 5.39, а) изменение нагрузки в пределах от 10 до 1 кОм вызывает уход частоты на 2,5%.
На практике чаще употребляют генератор по схеме рис. 5.40, а свободный от этого недостатка. Здесь резистор R3 и выключатель SA1 служат для прерывания колебаний.
При замкнутых контактах генерация прекращается. Если прерывания не требуется, эту цепь исключают, а вывод 4 таймера соединяют с плюсовым проводом питания, как обычно.
Зарядный ток конденсатора С1 протекает через резисторы R1 и R2. У транзистора VT1 таймера (см. рис. 2.36) коллектор соединен с выводом 7, поэтому транзистор в это время закрыт. Выходное напряжение имеет
Рис. 5.40. Мультивибратор на таймере КР1006ВИ1 с улучшенными параметрами:а — принципиальная схема; б — схема мультивибратора, позволяющая изменять скважность выходных сигналов
высокий уровень. После достижения на конденсаторе С1 напряжения 2/3 Un произойдет переключение внутреннего триггера, одновременно с переключением выходных транзисторов таймера откроется и транзистор VT1 и начнется разрядка конденсатора.
Разрядный ток течет через резистор R2 и выходной транзистор VT1. Так как на выводе 7 таймера напряжение практически равно нулю, подзарядки конденсатора не происходит. Когда напряжение на конденсаторе С1 уменьшится до 1/3 Un, произойдет очередное переключение, транзистор VT1 закроется и начнется новый цикл работы. В этом генераторе хронирующая цепь и выход таймера не связаны между собой. Для возникновения самовозбуждения следует обеспечить сопротивление R2≥3 кОм.
Временные диаграммы работы генератора такие же, как и у предыдущего.
Время зарядки конденсатора С1
(5.19)
а время разрядки
tp = 0,693R2C1 ≈ 0,7R2C1. (5.20)
Период колебаний, таким образом,
T=tз+tр = 0,7(R1+ 2R2) С1, (5.21)
а частота колебаний
f = 1/T= 1,44/ [ (R1 + 2R2) С1 ]. (5.22)
Важно отметить, что напряжение питания не входит в эти формулы, т. е. не влияет на частоту генерирования.
Так как R1 + R2>R2, длительность зарядки t1 (в течение которой Uвых имеет высокий уровень) всегда превышает длительность t2. Скважность выходного напряжения
Q= (t1+t2) /t1 = T/t1= (R1+R2)/R1.
(5.23)
Если желательно иметь симметричный выходной сигнал, следует параллельно резистору R включить диод VD1, выведя тем самым резистор R2 из цепи зарядки конденсатора. Еще один диод — VD2, включенный последовательно с резистором R2 (рис. 5.40,б), создает равные условия для разрядки, в результате чего отношение t1/t2 становится эквивалентным отношению R1/R2. Хронирующая цепь с диодами позволяет регулировать скважность в широких пределах.
Когда требования к симметрии выходных сигналов не очень высоки, можно ограничиться только одним диодом VD1.
Рис. 5.41. Схема мультивибраторов на таймере КР1006ВИ1, обеспечивающая выходные импульсы со скважностью Q = 2
Выходное напряжение строго симметричной формы со скважностью 2 можно получить, добавив последовательно с резистором RC-цепи полевой транзистор VT1 (рис. 5.41). Сопротивление этого транзистора в открытом состоянии должно быть, по меньшей мере, в сто раз меньше сопротивления зарядного резистора R1, если необходимо обеспечить ошибку в симметрии менее 1 %.
Когда выходное напряжение имеет высокий уровень, транзистор VT1 открыт и конденсатор С1 заряжается. Когда напряжение на конденсаторе достигнет 2/3 Un, сработает компаратор DA1 и напряжение на выходе упадет до низкого уровня. В этот момент полевой транзистор VT1 закроется, отключая RC-цепь от источника питания, а внутренний транзистор VT1 таймера (рис. 2.36) откроется, разряжая конденсатор. Когда напряжение на входах компараторов снизится до 1/3 Un, произойдет новое переключение и описанный процесс будет повторяться. Поскольку при разрядке конденсатора RC-цепь отключена от источника питания, продолжительность циклов зарядки и разрядки одинакова. Строгая симметричность выходных импульсов такого генератора зависит от точности, с которой подобраны сопротивления резисторов внутреннего делителя, создающего образцовые напряжения для компараторов. Оптимальное напряжение питания для генератора по схеме на рис.
5.41—от 12 до 15 В. При меньшем напряжении параметры транзистора VT1 сильнее сказываются на качестве работы. Частота генерации fген = 0,72/ (R1С1).
После включения питания, когда напряжение на конденсаторе С1 равно нулю, первый интервял выходного напряжения длится дольше, чем последующие в установившемся режиме. Продолжительность его равна t0= 1,1 (R1 + R2)C1.
Частотную модуляцию колебаний можно реализовать, подавая модулирующее напряжение на вывод 5 таймера, на котором действует образцовое напряжение компаратора DAI, Uобр = 2/3Un (рис. 5.42). При изменении образцового напряжения для обеспечения срабатывания компаратора напряжение на другом его входе — выводе 6 — должно измениться таким же образом. Поскольку напряжение на выводе 6 определяется временем зарядки и разрядки конденсатора С1, длительность интервалов tI и t2 будет
Рис. 5.42. Способ частотной модуляции колебаний мультивибратора на таймере КР1006ВИ1 (а) и его временные диаграммы (б)
меняться пропорционально модулирующему напряжению (рис. 5.42,б). Для успешной работы необходимо соблюдать условие fген >> fмод
Cмотрите также: Одновибратор на таймере КР1006ВИ1 (NE 555)
Ne 555 микросхема схема подключения
Эта статья посвящена микросхеме, сохраняющей популярность уже более 30 лет и имеющей множество клонов. Встречайте — таймер NE555 (он же — LM555, LC555, SE555, HA555, а также
множество других, есть даже советский аналог — КР1006ВИ1). Такую популярность этой микросхеме обеспечили простота, дешивизна, широкий диапазон напряжений питания (4,5-18В), высокая точность и стабильность (температурный дрейф 0,005% / o С, дрейф от напряжения питания — менее 0,1% / Вольт), ну и конечно же, самое главное, — широчайшие возможности применения.
Но, обо всём по порядку. Начнём мы с того, как эта микросхема устроена.
Итак, функциональная схема таймера показана на рисунке 1.
1. GND — земля/общий провод.
2. Trigger — инвертирующий вход компаратора, ответственного за установку триггера. Когда напряжение на этой ноге становится меньше 1/3 Vcc (то есть меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе компаратора) — на вход SET триггера поступает логическая 1. Если при этом отсутствуют сигналы сброса на входах Reset, то триггер установится (на его выходе появится логический 0, так как выход инвертированный).
3. Output — выход таймера. На этом выводе присутствует инвертированный сигнал с выхода триггера, то есть когда триггер взведён (на его выходе ноль) — на выводе Output высокий уровень, когда триггер сброшен — на этом выводе низкий уровень.
4. Reset — сброс. Если этот вход подтянуть к низкому уровню, триггер сбрасывается (на его выходе устанавливается 1, а на выходе таймера низкий уровень).
5. Control — контроль/управление. Этот вывод позволяет изменять порог срабатывания компаратора, управляющего сбросом триггера. Если вывод 5 не задействован, то этот порог определяется внутренним делителем напряжения на резисторах и равен 2/3 Vcc. Вывод Control можно использовать, например, для организации обратной связи по току или напряжению (об этом я позднее расскажу).
6. Threshold — порог. Когда напряжение на этом выводе становится выше порогового (которое при незадействованном выводе 5, как вы помните, равно 2/3 Vcc) — происходит сброс триггера и на выходе таймера устанавливается низкий уровень.
7. Discharge — разряд. На этом выходе 555-й таймер имеет транзистор с открытым коллектором. Когда триггер сброшен — этот транзистор открыт и на выходе 7 присутствует низкий уровень, когда триггер установлен — транзистор закрыт и вывод 7 находится в Z-состоянии. (Почему эта нога называется «разряд» вы скоро поймёте.)
8. Vcc — напряжение питания.
Далее, давайте рассмотрим, в чём же основная идея использования этого таймера. Для этого добавим к нашей схеме пару элементов внешней обвязки (смотрим рисунок 2).
4-ю и 5-ю ноги мы пока не будем использовать, поэтому будем считать, что 4-я нога у нас гвоздём прибита к напряжению питания, а 5-я просто болтается в воздухе (с ней и так ничего не будет).
Итак, пусть изначально у нас на второй ноге присутствует высокий уровень. После включения наш триггер сброшен, на выходе триггера высокий уровень, на выходе таймера низкий уровень, на 7-й ноге тоже низкий уровень (транзистор внутри микрухи открыт).
Чтобы произошло переключение триггера — необходимо подать на вторую ногу уровень ниже 1/3 Vcc (тогда переключится компаратор и сформирует высокий уровень на входе Set нашего триггера). Пока уровень на 2-й ноге остаётся выше 1/3 Vcc — наш таймер находится в стабильном состоянии и никаких переключений не происходит.
Ну что ж, — давайте кратковременно подадим на 2-ю ногу низкий уровень (на землю её коротнём, да и всё) и посмотрим что будет происходить.
Как только уровень на 2-й ноге упадёт ниже 1/3 Vcc — у нас сработает компаратор, подключенный к устанавливающему входу триггера (S), что, соответственно, вызовет установку триггера.
На выходе триггера появится ноль (поскольку выход триггера инвертирован), при этом на выходе таймера (3-я нога) установится высокий уровень. Кроме этого транзистор на 7-й ноге закроется и 7-я нога перейдёт в Z-состояние.
При этом через резистор Rt начнёт заряжаться конденсатор Ct (поскольку он больше не замкнут на землю через 7-ю ногу микрухи).
Как только уровень на 6-й ноге поднимется выше 2/3 Vcc — сработает компаратор, подключенный ко входу R2 нашего триггера, что приведёт к сбросу триггера и возврату схемы в первоначальное состояние.
Вот мы и рассмотрели работу схемы, называемой одновибратором или моностабильным мультивибратором, короче говоря, устройства, формирующего единичный импульс.
Как нам теперь узнать длительность этого импульса? Очень просто, — для этого достаточно посчитать, за какое время конденсатор Ct зарядится от 0 до 2/3 Vcc через резистор Rt от постоянного напряжения Vcc.
Сначала решим эту задачку в общем виде. Пусть у нас конденсатор заряжается через резистор R напряжением Vп от начального уровня U.
Вспоминаем, как связаны ток и напряжение на конденсаторе: i=C*dU/dt. Ток через резистор: i=(Vп-U)/R. Поскольку это один и тот же ток, который течёт через резистор и заряжает конденсатор, то мы можем составить простое дифференциальное уравнение, описывающее процесс заряда нашего конденсатора: C*dU/dt=(Vп-U)/R.
Преобразуем наше уравнение к виду: RC*dU/dt + U = Vп
Это дифференциальное уравнение имеет решение, вида: U=U+(Vп-U)*(1-e -t/RC ) ( формула 1 )
Теперь вернёмся к нашей схеме. Зная, что U=0, напряжение питания равно Vcc, а конечное напряжение равно 2/3 Vcc, найдём время заряда:
2/3 Vcc = Vcc*(1-e -t/RC )
Отсюда получаем длительность импульса нашего одновибратора:
А теперь мы нашу схему немного изменим. Добавим в неё ещё один резистор, и чуть изменим подключение ног (смотрим рисунок 3).
Так, что у нас получилось? На старте конденсатор Ct разряжен (напряжение на нём меньше 1/3 Vcc), значит сработает компаратор запуска и сформирует высокий уровень на входе S нашего триггера. Напряжение на 6-й ноге меньше 2/3 Vcc, значит компаратор, формирующий сигнал на входе R2, — выключен (на его выходе низкий уровень, то есть сигнала Reset нет).
Следовательно сразу после включения наш триггер установится, на его выходе появится логический 0, на выходе таймера установится высокий уровень, транзистор на 7-й ноге закроется и конденсатор Ct начнёт заряжаться через резисторы R1, R2. При этом напруга на 2-й и 6-й ногах начнёт расти.
Когда эта напруга вырастет до 1/3 Vcc — пропадёт сигнал Set (отключится компаратор установки триггера), но триггеру пофиг, на то он и триггер, — если уж он установился, то сбросить его можно только сигналом Reset.
Сигнал Reset сформируется верхним на нашем рисунке компаратором, когда напряжение на конденсаторе, а вместе с ним на 2-й и 6-й ногах, достигнет значения 2/3 Vcc (то есть как только напряжение на конденсаторе станет чуть больше — сразу сформируется Reset).
Этот сигнал (Reset) сбросит наш триггер и на его выходе установится высокий уровень. При этом на выходе таймера установится низкий уровень, транзистор на 7-й ноге откроется и конденсатор Ct начнёт разряжаться через резистор R2. Напряжение на 2-й и 6-й ногах начнёт падать. Как только оно станет чуть меньше 2/3 Vcc — верхний компаратор снова переключится и сигнал Reset пропадёт, но установить триггер теперь можно только сигналом Set, поэтому он так и останется в сброшенном состоянии.
Как только напряжение на Ct снизится до 1/3 Vcc (станет чуть ниже) — снова сработает нижний компаратор, формирующий сигнал Set, и триггер снова установится, на его выходе снова появится ноль, на выходе таймера — единица, транзистор на 7-й ноге закроется и снова начнётся заряд конденсатора.
Далее этот процесс так и будет продолжаться до бесконечности — заряд конденсатора через R1,R2 от 1/3 Vcc до 2/3 Vcc (на выходе таймера высокий уровень), потом разряд конденсатора от 2/3 Vcc до 1/3 Vcc через резистор R2 (на выходе таймера низкий уровень).
Таким образом наша схема теперь работает как генератор прямоугольных импульсов, то есть мультивибратор в автоколебательном режиме (когда импульсы сами возникают, без каких-либо внешних воздействий).
Осталось только посчитать длительности импульсов и пауз. Для этого снова воспользуемся формулой 1, которую мы вывели выше.
При заряде конденсатора напряжением Vcc через R1,R2 от 1/3 Vcc до 2/3 Vcc, имеем:
2/3 Vcc = 1/3 Vcc + (Vcc-1/3 Vcc)*(1-e -t/(R1+R2)C )
Отсюда получаем длительность импульса нашего мультивибратора:
Аналогично находим длительность паузы, только теперь у нас начальный уровень 2/3 Vcc, конденсатор мы не заряжаем от Vcc, а разряжаем на землю (т.е. вместо Vп в формулу нужно подставить ноль, а не Vcc) и разряд идёт только через резистор R2:
1/3 Vcc = 2/3 Vcc + (0-2/3 Vcc)*(1-e -t/R2*C )
Отсюда получаем длительность паузы мультивибратора:
Ну и дальше уже несложно посчитать для нашего мультивибратора период импульса и частоту:
T = tи + tп = -ln(1/2)*(R1+2*R2)*C ≈ 0,693*(R1+2*R2)*C
Что это за чудо?
Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса — пластиковом DIP и круглом металлическом.
Правда встретить 555 в круглом металлическом корпусе в наши времена очень сложно, чего не скажешь о версии в пластиковом DIP корпусе. Внутри корпуса с восемью выводами скрываются транзисторы, диоды и резисторы. Не будем вдаваться в доскональное изучение 555, но про ножки этой микросхемы я расскажу более подробно. Всего ножек 8.
1. Земля. Вывод, который во всех схемах нужно подключать к минусу питания.
2. Триггер, он же запуск. Если напряжение на пуске падает ниже 1/3 Vпит, то таймер запускается. Ток, потребляемый входом, не превышает 500нА.
3. Выход. Напряжение выхода примерно на 1,7 В ниже напряжения питания, когда он включен. Максимальная нагрузка, которую может выдержать выход — 200 мА.
4. Сброс. Если подать на него низкий уровень напряжения (меньше 0,7 В), то схема переходит в исходное состояние не зависимо от того, в каком режиме находится таймер на данный момент. Если в схеме не нужен сброс, то рекомендуется подключить этот вывод к плюсу питания.
5. Контроль. Этот вывод позволит нам получить доступ к опорному напряжению компаратора №1. Используется этот вывод очень редко, а вися в воздухе может сбивать работу, поэтому в схеме его лучше всего присоединить к земле.
6. Порог, он же стоп. Если напряжение на этом выходе выше 2/3 Vcc, то таймер останавливается и выход переводится в состояние покоя. Стоит заметить, что работает выход только тогда, когда вход выключен.
7. Разряд. Этот выход соединяется с землей внутри самой микросхемы, когда на выходе микросхемы низкий уровень и закрыт, когда на выходе высокий уровень. Может пропускать до 200 мА и иногда используется как дополнительный выход.
8. Питание. Данный выход нужно подключать к плюсу питания. Микросхема поддерживает напряжение в пределах 4,5-16 В. Может работать от обычной 9В-батарейки или от проводка USB.
Режимы
Ну что же пришло время поведать вам о режимах микросхемы 555. Их всего 3 и о каждом я расскажу более подробно.
Моностабильный
При подаче сигнала на вход нашей микросхемы, она включается, генерирует выходной импульс заданной длины и выключается, ожидая входного импульса. Важно, что после включения микросхема не будет реагировать на новые сигналы. Длину импульса можно рассчитать по формуле t=1.1*R*C. Пределов по длительности импульсов нет — как по минимальной, так и по максимальной длительности. Есть некоторые практические ограничения, которые можно обойти, но стоит задуматься над тем, нужно ли это и не проще ли выбрать другое решение. Итак, минимальные значения, установленные практическим образом для R составляет 10кОм, а для С — 95пФ. Можно и меньше, но при этом схема начнет поглощать много электричества.
Нестабильный мультивибратор
В этом режиме все довольно таки просто. Управлять таймером не нужно. Он все сделает сам — сперва включится, подождет время t1, потом выключится, подождет время t2 и начнет все заново. На выходе у нас получится забор из высоких и низких состояний. Частота с которой будет колебаться зависит от параметров величин R1,R2 и C и определяется она по формуле F= 1,44/((R1+R2)C). В течение времени t1 = 0.693(R1+R2)C на выходе будет высокий уровень, а в течение времени 2 = 0.693R2C — низкий.
Бистабильный
В данном режиме наша микросхема 555 используется как выключатель. Нажал одну кнопку — выход включился, нажал другую — выключился.
Автор: с2. Опубликовано в Все статьи
Наверное нет такого радиолюбителя, который не использовал бы в своей практике эту микросхему.
Микросхема существует с 1971 года, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием “Интегральный таймер”,
Сразу после поступления в продажу микросхема завоевала бешеную популярность и среди любителей и среди профессионалов. Появилась куча статей, описаний, схем, использующих сей девайс.
За прошедшие 39 лет практически каждый уважающий себя производитель полупроводников, считал свои долгом выпустить свою версию этой микросхемы.
Но при этом в функциональности и расположении выводов никаких различий нет. Все они полные аналоги оригинала Signetics Corporation. Новые виды схемных решений находятся и по сей день .
Меня эта микросхема по прежнему часто удивляет , как изменив в схеме подключение одного элемента, схема приобретает новую функциональность.
В статье простые схемы примеры практического применения данной микросхемы
Триггер Шмидта.
Это очень простая, но эффективная схема. Схема позволяет, подавая на вход аналоговый сигнал, получить чистый прямоугольный сигнал на выходе
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Простой таймер.
- Схема простого таймера NE555, видео обзор от пользователя jakson .
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Схема таймера NE555, для получения более точных интервалов.
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Простой ШИМ
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Сумеречный выключатель.
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Управление устройством с помощью одной кнопки.
- Вариант исполнения такой схемы находится в этом блоге.
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Аналогичная схема управление одной кнопкой на микросхеме CD4013 (аналог 561TM2)
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Датчик (индикатор) влажности.
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Контроль уровня воды.
Два датчика уровня жидкости могут служить для контроля за количеством воды в баке . Один датчик сообщает о малом количестве воды в баке, а второй о том , что бак полный. При небольшой доработке схемы выходные сигналы схемы можно подключить к более серьёзным нагрузкам :).
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
ON/OFF сенсор.
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Схема для включения светодиодной подсветки от автономного питания, на 10- 30секунд.
Один вариант из применения, встраивается во входную дверь в районе замочной скважины.
Подсветка включается посредством нажатия кнопки на дверной ручке – в результате не возникнет проблем с открытием замка при отсутствии естественного либо искусственного освещения.
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Кодовый замок на таймере NE555.
Подобной разработки кодового замка на таймере NE555, в интернете я пока не встречал, поэтому эта разработка посвящается всем любителям этой чудесной микросхемы.
Схему на микросхеме NE555 в виде кодового замка на дверь или сейф, нетрудно реализовать на этом таймере.
Еще я знаю, что 555 нормально работает при отрицательных температурах,(если предстоит эксплуатация на улице) и более широкий диапазон напряжения питания до 16V. Надежность микросхемы не подлежит сомнению.
И так привожу в пример схему, цифровой код в которой будет состоять из 4 цифр (технически схему можно реализовать и на одной кнопке, но это будет слишком банально, я думаю что 4 цифры для начала самый раз, наращивать количество цифр в коде этой схемы можно до бесконечности ,(одинаковыми частями по блочно, обвел на схеме U2).
В приведенной схеме все 4 таймера работают по одной схеме, имеются небольшие отличия в таймерах U1, U4. Схема U2 и U3 повторяются один в один.
Каждый таймер в этой схеме может быть настроен на своё рабочее время, на это задействована время задающая цепочка R1, R2, C1.
А также секретность кода можно увеличить подключив доп. коммутирующие диоды.( в качестве примера привел включение одного диода D1, большее не рисовал, так как думаю, что тогда схема будет восприниматься очень сложно).
Главное отличие этой схемы на таймерах 555, от подобных схем, наличие настройки рабочего времени каждого таймера, при простоте этой схемы, вероятность подбора кода посторонним лицом будет очень невелик.
Работа схемы;
– Нажимаем кнопку ноль, запускается таймер U1, его рабочее время настроено на удержание логической единицы (вывод 3) в течении 30 сек, после этого можно нажать кнопку 1.
– Нажимаем кнопку 1 таймер U2, его рабочее время настроено на 2 сек., в течении этого времени надо нажать кнопку 2 (иначе U2 удержание логической единицы (вывод 3) сбрасывается и нажатие кн. 2 не будет иметь смысла)
– Нажимаем кнопку 2, таймер U3 настроен на удержание логической единицы (вывод 3) в течении 25 сек, после этого можно нажать кнопку 3, но ……….. смотрим на коммутирующий диод D1, из за него кнопку 3 нет смысла быстро нажимать, пока не закончится 30 секундное рабочее время таймера U1,
– После нажатия кнопки 3, таймер U4 выдает логическую единицу (U4 вывод 3)на исполнительное устройство.
Еще остается добавить что, в действующем устройстве цифровой код будет расположен не по порядку номеров, а хаотично,
и любое нажатие других кнопок будет сбрасывать таймеры в 0.
Ну в общем пока всё, все варианты использования тут не описать, вижу что не все, я здесь в описании затронул …… в общем если есть идея, ее техническая реализация всегда найдётся.
Все настройки, рабочего времени микросхем U1…….U4 являются тестовыми, и описаны здесь для примера.
🙂
(в охранных системах для непрошеных гостей самое трудное, это индивидуальные решения, доказано временем )
Прикладываю архив со схемой в протеус, в нем работу схемы можно оценить наглядно.
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Назначение восьми ног микросхемы.
1. Земля.
Вывод, который подключается к минусу питания и к общему проводу схемы.
2. Запуск.
Вход компаратора №2. При подаче на этот вход импульса низкого уровня (не более 1/3 Vпит) таймер запускается и на выходе устанавливается напряжение высокого уровня на время, которое определяется внешним сопротивлением R (Ra+Rb, ) и конденсатором С – это так называемый режим моностабильного мультивибратора. Входной импульс может быть как прямоугольным, так и синусоидальным. Главное, чтобы по длительности он был короче, чем время заряда конденсатора С. Если же входной импульс по длительности все-таки превысит это время, то выход микросхемы будет оставаться в состоянии высокого уровня до тех пор, пока на входе не установится опять высокий уровень. Ток, потребляемый входом, не превышает 500нА.
3. Выход.
Выходное напряжение меняется вместе с напряжением питания и равно Vпит-1,7В (высокий уровень на выходе). При низком уровне выходное напряжение равно примерно 0,25в (при напряжении питания +5в). Переключение между состояниями низкий – высокий уровень происходит приблизительно за 100 нс.
4. Сброс.
При подаче на этот вывод напряжения низкого уровня (не более 0,7в) происходит сброс выхода в состояние низкого уровня не зависимо от того, в каком режиме находится таймер на данный момент и чем он занимается. Reset, знаете ли, он и есть reset. Входное напряжение не зависит от величины напряжения питания – это TTL-совместимый вход. Для предотвращения случайных сбросов этот вывод рекомендуется подключить к плюсу питания, пока в нем нет необходимости.
5. Контроль.
Этот вывод позволяет получить доступ к опорному напряжению компаратора №1, которое равно 2/3Vпит. Обычно, этот вывод не используется. Однако его использование может весьма существенно расширить возможности управления таймером. Все дело в том, что подачей напряжения на этот вывод можно управлять длительностью выходных импульсов таймера и таким образом, забить на RC времязадающую цепочку. Подаваемое напряжение на этот вход в режиме моностабильного мультивибратора может составлять от 45% до 90% напряжения питания. А в режиме мультивибратора от 1,7в до напряжения питания. При этом мы получаем ЧМ (FM) модулированный сигнал на выходе. Если же этот вывод таки не используется, то его рекомендуется подключить к общему проводу через конденсатор 0,01мкФ (10нФ) для уменьшения уровня помех и всяких других неприятностей.
6. Останов.
Этот вывод является одним из входов компаратора №1. Он используется как эдакий антипод вывода 2. То есть используется для остановки таймера и приведения выхода в состояние низкого уровня. При подаче импульса высокого уровня (не менее 2/3 напряжения питания), таймер останавливается, и выход сбрасывается в состояние низкого уровня. Так же как и на вывод 2, на этот вывод можно подавать как прямоугольные импульсы, так и синусоидальные.
7. Разряд.
Этот вывод подсоединен к коллектору транзистора Т6, эмиттер которого соединен с землей. Таким образом, при открытом транзисторе конденсатор С разряжается через переход коллектор-эмиттер и остается в разряженном состоянии пока не закроется транзистор. Транзистор открыт, когда на выходе микросхемы низкий уровень и закрыт, когда выход активен, то есть на нем высокий уровень. Этот вывод может также применяться как вспомогательный выход. Нагрузочная способность его примерно такая же, как и у обычного выхода таймера.
8. Плюс питания.
Напряжение питания таймера может находиться в пределах 4,5-16 вольт.
Программа параметров и расчета NE555.rar 1,3Mb.
Работа схемы таймера NE555 в протеусе.
Детектор “нуля” на таймере КР1006ВИ1
Детектор “нуля” на таймере КР1006ВИ1 Детектор “нуля” на таймере КР1006ВИ1 Для обнаружения пересечения нуля синусоидальным сетевым напряжением применяются специализированные микросхемы и микроконтроллеры, но если их нет в наличии или цена неприемлема в конкретной разработке, то можно обойтись более простым способом.
Предлагаю использовать широко распространенный таймер КР1006ВИ1 (импортный аналог NE555). Схема такого детектора показана на рис.1.
Выпрямитель на диодах VD1-VD4 предназначен для питания последовательно включенных светодиодов красного свечения HL1 и HL2. Ток через светодиоды ограничен резистором R1. Резистор R2 немного шунтирует светодиоды, когда они светятся. Светодиоды выполняют функцию стабилитрона с напряжением 2,9 В. Кроме того, светодиоды служат индикатором работы устройства. Если напряжение сети становится ниже порога открывания цепочки светодиодов, то через делитель R1R2 сигнал на выв. 2 DA1 будет меньше 1/3 части напряжения питания таймера, что нужно для запуска одновибратора, выполненного на указанном выше таймере.
Длительность импульса одновибратора определяется номиналами времязадающих элементов. Для ее расчета можно воспользоваться выражением tимп = 1,1*R3*C1.
При использовании электролитического конденсатора длительность импульса за счет его утечки будет немного больше. Поэтому конденсатор желательно применять новый с минимальным эквивалентным последовательным сопротивлением, а также в случае необходимости уточнить длительность импульса по осциллографу.
При макетировании устройства длительность импульса с б/у электролитическим конденсатором, выпаянным из старой платы, составила 7 мс вместо 4,7 мс по расчету. Время распространения сигнала с входа на выход для одновибратора составляет не более 2 мкс – его можно не учитывать.
Выв. 3 DA1 находится в состоянии лог. “1” также и во время нахождения запускающего импульса на уровне меньше 1/3 напряжения питания таймера. Т.е. длительность этого состояния суммируется с длительностью выходного импульса одновибратора.
Временная диаграмма сигналов в точках 1 и 2 схемы рис.1, более детально поясняющих работу детектора, показана на рис.2.
Выходной ток одновибратора 0,2 А достаточен для устойчивого включения тиристоров КУ202Н и аналогичных. В связи с эти заманчиво использовать выпрямитель на диодах VD1-VD4 как источник питания от сети 220В/50 Гц для тиристора и последовательно включенной с ним нагрузки. В противном случае с данной схемой нужно применять оптотиристор со своим источником питания.
Напряжение питания одновибратора можно поднять до 8 В. Увеличение напряжения потребует применения в схеме трех светодиодов.
Возможно, вместо ИМС КР1006ВИ1 применение одновибратора, выполненного на логических элементах ТТЛ ИМС. Резистор R2 в этом случае обеспечит необходимый входной ток при уровне лог. “0”.
Не буду повторяться о назначении предлагаемого устройства. Сошлюсь на статьи [1 и 2], опубликованные ранее в журнале “Электрик”.
Внимание! При наладке и работе с устройством будьте осторожны, так как радиоэлементы находятся под фазным напряжением сети 220 В/50 Гц.
Литература
1. Мельник В.А. Детекторы пересечения нуля сетевым напряжением на микроконтроллере//Электрик.- 2008.- №5.- С.64.2. Мельник В.А. “Мягкое” включение мощных нагрузок//Электрик.- 2008.- №10.- С.45. Рис.1 Рис.2
meet beautiful russian brides
Лабораторная работа №6 исследование интегрального таймера кр1006ви1.
Цель работы – изучить устройство, принцип действия
и основные схемы применения интегрального
таймера КР1006ВИ1.
Используемое оборудование:
-лабораторный стенд;
-двухканальный осциллограф;
-блок питания 12В;
-генератор прямоугольных импульсов.
Устройство и работа интегрального таймера КР1006ВИ1
Функциональная схема интегрального таймера изображена на рис.6.1.
Рис.6.1
Таймер содержит триггер Т, на установочные входы R и S которого подаются сигналы с двух компараторов напряжений К1 и К2. Пороги переключения компараторов задаются напряжением питания Un микросхемы и сопротивлениями резисторов R1,R2,R3. Резисторы имеют равные сопротивления, поэтому напряжение переключения нижнего по схеме компаратора равно (1/3)Un, а верхнего (2/3)Un. Из схемы следует, что активный сигнал высокого уровня на входе триггера S, устанавливающий триггер в состояние высокого уровня будет в том случае, если на выводе 2 микросхемы напряжение окажется ниже уровня (1/3)Un. Активный сигнал R высокого уровня, устанавливающий триггер в состояние низкого уровня (сброс), будет в том случае, если на выводе 6 микросхемы напряжение окажется выше уровня (2/3)Un. Таким образом, таймер (триггер, компараторы и делитель напряжения питания) можно представить, как показано на рис.6.2а, в виде RS-триггера с прямым управлением по входу cброса (R) и инверсным управлением (активный низкий уровень) по входу . На этом же рисунке показаны функции выходного напряжения от напряжений на входах микросхемы (рис.6б). Очевидно, что нельзя подавать одновременно на оба входа активные уровни – высокий на вход R и низкий на вход .
Рис.6.2
Основное отличие
этого триггера от подобных триггеров,
применяемых в цифровой электронике,
состоит в том, что уровни напряжений
переключения триггера заданы с большой
точностью.
Таймер содержит также
транзистор VT, работающий в ключевом
режиме. Этот транзистор называют
разрядным ключом (SW). Транзистор открыт
при низком уровне на выходе триггера.
Выход микросхемы связан с триггером
через усилитель мощности УМ.
Триггер имеет дополнительный вход сброса , который служит для приведения схемы в исходное состояние перед началом работы, если это требуется. Если этот вход не используется, то вывод микросхемы остается свободным, что эквивалентно пассивному сигналу высокого уровня.
Вывод 5 микросхемы может быть использован для изменения уровней переключения, например, если подключить к выводу 5 и общей точке (вывод 1) резистор сопротивлением 10 кОм, то уровни переключения компараторов составят 0,25Un и 0,5Un. Вывод 5 используют для модуляции генератора на базе КР1006ВИ1. Таким образом, вывод 5 служит для расширения функциональных возможностей таймера.
Напряжение питания таймера может быть выбрано в пределах от 4,5 В до 18 В. Ток нагрузки – до 200 мА. Входные токи компараторов настолько малы, что во входных цепях допустимы сопротивления в несколько мегаом. Быстродействие таймера позволяет реализовать выдержки времени до 1 мкс.
Наименование таймер эта схема получила потому, что предназначена для формирования выдержек времени, генераторов и других устройств, где временной параметр должен быть точно выдержан.
Схема включения микросхемы в режиме таймера показана на рис.6.3.
Рис.6.3
В исходном состоянии
на входе запуска должно быть напряжение
высокого уровня (обычно равное напряжению
питания). Допустим, что триггер находится
в состоянии низкого уровня, тогда ключ
SW открыт, следовательно, конденсатор C
разряжен и на входе R низкий (пассивный)
уровень напряжения. В этом состоянии
схема может находиться сколь угодно
долго. При подаче запускающего импульса
в виде низкого уровня – триггер
устанавливается в состояние высокого
уровня, при этом ключ SW закрывается и
начинается заряд конденсатора C.
Как
только напряжение на конденсаторе
достигнет уровня (2/3)Un, триггер сбросится, а разрядный ключ
откроется и разрядит конденсатор. С
этого момента схема переходит в исходное
состояние до нового короткого импульса
запуска. Эту схему называют также ждущим
генератором импульсов. Основным
параметром этого генератора является
длительность генерируемого импульса
напряжения. Студентам предлагается
самостоятельно доказать формулу для
длительности импульса:
tИ = RCln3.
Важным свойством таймера является независимость длительности импульса от напряжения питания и параметров микросхемы.
Схема генератора импульсов в режиме непрерывных колебаний (мультивибратора) изображена на рис.6.4.
Рис.6.4
В установившемся
режиме происходит периодический заряд
и разряд конденсатора. Заряд конденсатора
происходит через резисторы R1 и R2 до тех пор пока напряжение на конденсаторе
достигнет верхнего порога переключения
равного (2/3)Un.
При этом сигнал R станет высоким (активным)
и триггер установится в состояние
низкого уровня на выходе. В результате
откроется разрядный ключ SW и начнётся
разряд конденсатора через резистор R2.
Разряд будет продолжаться до тех пор,
пока напряжение на конденсаторе достигнет
нижнего порога переключения равного
(1/3)Un.
При этом, сигнал на входе станет низким
(активным) и триггер вновь установится
в состояние высокого уровня на выходе.
Это приведёт к запиранию ключа SW и к
переходу конденсатора в режим заряда.
Таким образом, напряжение на конденсаторе
будет периодически нарастать от уровня
(1/3)Un до уровня (2/3)Un по экспоненте
с постоянной времени tзар=C(R1+R2)
и спадать от уровня (2/3)Un до уровня (1/3)Un по экспоненте с постоянной времени
tраз=CR2.
Перепад уровней напряжения на конденсаторе
равен (1/2)Un.
Студентам предлагается самостоятельно
доказать формулы:
для длительности стадии заряда tз=C(R1+R2)ln2
и стадии разряда tР=CR2ln2,
а также формулы для частоты и периода импульсов.
Схема генератора линейно-изменяющихся импульсов (пилообразных) показана на рис.6.5.
Рис.6.5
Здесь заряд конденсатора С происходит от источника постоянного тока, образованного транзистором и резисторами R1,R2,R3. Напряжение на конденсаторе увеличивается по линейному закону. При достижении напряжения равного (2/3)Un, сигнал на входе R становится высоким (активным), вследствие чего триггер сбрасывается и открывается разрядный ключ SW. Разряд конденсатора происходит очень быстро через малое сопротивление разрядного ключа. Как только напряжение в процессе разряда достигнет уровня (1/3)Un, сигнал на входе станет низким (активным) и триггер вновь установится в состояние высокого уровня, а разрядный ключ закроется. Далее процессы повторяются. Напряжение на конденсаторе изменяется линейно от уровня (1/3)Un до уровня (2/3)Un, затем почти мгновенно возвращается к уровню (1/3)Un. Однако из-за ограниченного быстродействия ключа низкий уровень напряжения может быть ниже уровня (1/3)Un и это скажется на длительности линейного участка. Напряжение с конденсатора передаётся на выход через усилитель с большим входным сопротивлением и единичным коэффициентом передачи. Это исключает влияние нагрузки на период и форму выходных импульсов.
Схема триггера
Шмитта и её передаточные характеристики
показаны на рис.
6.6.
Студентам предлагается построить эпюры выходного напряжения при подаче на вход периодически изменяющегося напряжения в пределах от нуля до Un произвольной формы.
Рис.6.6
Цифровая электроника | Страница 12 из 32
Импульсные генераторы на интегральных таймерах
На практике для формирования импульсных сигналов часто используются интегральные таймеры. Таймер формирует одиночные импульсы или последовательности импульсов с регулируемыми длительностью, скважностью и частотой. Таймеры делятся на два крупных класса: однотактные и многотактные. Однотактные таймеры предназначены для формирования импульсных сигналов с временными характеристиками в диапазоне от микросекунд до нескольких часов.
Структура однотактного таймера содержит обычно внешнюю (реже внутреннюю) времязадающую RC-цепь, внутренние пороговое устройство в виде аналогового компаратора и цифровую схему, фиксирующую состояние компаратора и формирующую на выходе напряжения низкого и высокого уровней. Многотактные таймеры состоят, как правило, из однотактного таймера, задающего базовую частоту, и счетчика, осуществляющего деление частоты однотактного таймера на фиксированное или произвольно задаваемое число. Поэтому, многотактные таймеры характеризуются сверхнизкими частотами и сверхпродолжительными временными характеристиками генерируемых импульсных сигналов. Многотактные таймеры с произвольно выбираемым коэффициентом деления частоты называются программируемыми, а с фиксированным коэффициентом деления – специализированными.
В качестве примера однотактного таймера рассмотрим интегральный таймер КР1006ВИ1, широко применяемый при разработке электронных устройств как в отечественной промышленности, так и за рубежом (зарубежный аналог — серия 555). Таймер конструктивно выполнен в пластмассовом корпусе DIP-8 (или 201.8-1 по ГОСТ 17467-72) с восемью выводами. Таймер имеет напряжения питания от 5 до 15 В, ток нагрузки до 100 мА и длительность формируемых импульсов от нескольких микросекунд до десятков минут.
Структура таймера представлена на рис. 3.16. В состав таймера входят два компаратора — DA1 – верхнего уровня, DA2 – нижнего уровня. Делители на резисторах R1, R2 и R3, имеющие одинаковые номиналы, задают пороги срабатывания компаратора DA1 и компаратора DA2. Выходы компараторов соединены с цифровой схемой DD1 фиксации состояния компараторов, роль которой выполняет асинхронный RS-триггер (триггеры будут рассмотрены в теме 5). Триггер также снабжен входом сброса для установки на его выходе логического нуля и приведения таймера в исходное состояние. Для повышения нагрузочной способности микросхемы импульсы с выхода триггера усиливаются усилителем мощности DA3. С выхода триггера сигнал подается на транзисторный ключ VT1, обеспечивающий режим разряда конденсатора во времязадающей RC-цепи после срабатывания одного из компараторов и установления на выходе триггера напряжения логической единицы.
Рис. 3.16.Структура интегрального таймера КР1006ВИ1.
Рассмотрим некоторые типовые схемы включения таймера КР1006ВИ1. На рис. 3.17 приведена схема ждущего мультивибратора. При этом таймер запускается логическим нулем на входе 2, выходной импульс снимается с выхода 3 и длительность импульса определяется как
.
Рис. 3.17.Включение КР1006ВИ1 в режиме ждущего мультивибратора.
На рис. 3.18 приведена схема автоколебательного мультивибратора. Длительности импульса и паузы генерируемой последовательности импульсов определяется значениями R1 и R2
При этом для стабильной работы схемы необходимо, чтобы R1+R2 не превышало 10 МОм приUпит>=15 В и 3 МОм при Uпит=5 В. Минимальное значение R1+R>2 составляет 2 кОм.
Рис. 3.18. Включение КР1006ВИ1 в режиме автоколебательного мультивибратора.
Контрольные вопросы.
1. Объясните назначение последовательной цепи из резистора >Rогр и диода VD в схеме задержки на основе интегрирующей RC-цепи и логических элементов.
2. Выведите формулу для расчета tзад2схемы задержки на основе интегрирующей RC-цепи и логических элементов КМОП-типа.
3. Чем объясняется наличие тока через резистор R при отсутствии входного воздействия на схему задержки на основе дифференцирующей R> -цепи и логического элемента ТТЛ-типа?
4. Какую функцию выполняет эмиттерный повторитель в схеме ждущего мультивибратора?
5. Опишите принцип работы схем автоколебательных мультвибраторов.
6. Чем объясняется невысокая стабильность частотных характеристик мультивибраторов на базе RC-цепей?
7. Каков принцип построения многотатктных таймеров?
28-02-2007 Электрическая схема генератора прямоугольных импульсов показана на рисунке.Используя ШИМ-контроллер KA7500V (TL494 немного хуже, так как нет 100% -ной регулировки ШИМ) можно сделать хороший генератор прямоугольных импульсов (20 Гц … 200 кГц) с настройкой скважности 0 … 100 %. Можно использовать две независимые схемы переключения, используя схему с общим эмиттером или общим коллектором (до 250 мА и 32 В), или параллельное соединение (до 500 мА). Если вывод 13 переключить с земли на 14-й (стабилизированный на 5 В), то выходы будут включаться поочередно. Согласно документации, КА7500В должен работать при напряжении от 7 до 42 В и токе на каждом выходе до 250 мА.Однако автор при напряжении выше 35 В микросхемы «выстрелил». Текущие фишки по верхним пределам не проверяли из-за боязни их сжечь. Имеющиеся экземпляры микросхемы работали в диапазоне частот от долей герц до 500 … 1000 кГц (в верхнем диапазоне ШИМ, конечно, хуже из-за увеличения суммарной доли времени переключения компараторов и вывода ключи). Сопротивление резистора на входе генератора должно быть в пределах от 1 кОм до 100 МОм, но изменение частоты нелинейно.Но изменение частоты от входной емкости линейное, минимум до 10 мкФ, больших значений автор не пробовал). Точность установки или больший диапазон (от долей герца до 500 … 1000 кГц) можно увеличить, применив большее количество диапазонов.
|
28-02-2007 Принципиальная схема генератора прямоугольных импульсов изображена на рисунке.Используя ШИМ-контроллер KA7500V (TL494 немного хуже, так как нет 100% регулировки ШИМ) можно сделать хороший генератор прямоугольных импульсов (20 Гц … 200 кГц) с регулировкой скважности 0 … 100% . В этом случае могут использоваться две независимые коммутационные схемы по схеме с общим эмиттером или общим коллектором (до 250 мА и 32 В), либо параллельно (до 500 мА). Если вывод 13 переключить с «земли» на 14-й (стабилизированное 5 В), то выходы будут включаться поочередно. Согласно документации, KA7500V должен работать при напряжении от 7 до 42 В и токе на каждом выходе до 250 мА. Однако автор при напряжении выше 35 В микросхему «выстрелил». По току микросхемы в верхних пределах не тестировались из-за боязни их сжечь. Имеющиеся экземпляры микросхем также работали в диапазоне частот от долей герц до 500 … 1000 кГц (в верхнем диапазоне ШИМ, конечно, хуже из-за увеличения общей доли времени переключения компараторов и выходные ключи). Сопротивление резистора на входе генератора должно быть в диапазоне от 1 кОм до 100 МОм, но изменение частоты является нелинейным. Но изменение частоты от входной емкости линейное, минимум до 10 мкФ, больших значений автор не пробовал). Точность установки или больший диапазон (от долей герца до 500 … 1000 кГц) можно расширить, применив больше диапазонов.
|
Однокнопочная электронная схема управления. Электронный переключатель. Схема Описание
Практически каждый радиолюбитель хотя бы раз использовал переключатели Р2К, которые могут быть одиночными (с фиксацией или без нее) или групповыми (без фиксации, независимая фиксация, зависимая фиксация).В некоторых случаях такие переключатели целесообразнее заменить на электронные, собранные по схемам TTL. Именно об этих переключателях мы и поговорим.
Переключатель с защелкой. По цифровой схеме эквивалент такого переключателя – триггер со счетным входом. При первом нажатии кнопки триггер переходит в одно стабильное состояние, при повторном нажатии кнопки он переходит в противоположное состояние. Но напрямую управлять счетным входом триггера кнопкой невозможно из-за дребезга его контактов в момент замыкания и размыкания.Один из наиболее распространенных методов борьбы с отскоком – использование кнопки переключения вместе со статическим триггером. Взгляните на рис. 1.
Фиг.1
В исходном состоянии на выходах элементов DD1.1 и DD1.2 «1» и «0» соответственно. При нажатии кнопки SB1 самое первое замыкание ее нормально разомкнутых контактов включает триггер, собранный на DD1.1 и DD1.2, и дребезг контактов не влияет на его дальнейшую судьбу – чтобы триггер вернулся в его исходное состояние, необходимо применить логический ноль к его нижнему элементу.Это может произойти только при отпускании кнопки и снова дребезжание не повлияет на надежность переключателя. Далее наш статический триггер управляет обычным отсчетом, который включает вход С фронтом сигнала с выхода DD1.2.
Следующая схема (рис. 2) работает аналогично, но это экономит один случай, так как вторая половина микросхемы DD1 используется как статический триггер.
Рис.2
Если использование кнопок с переключающими контактами неудобно, то можно воспользоваться схемой, показанной на рис.3.
Рис.3
Использует цепь R1, C1, R2 в качестве подавителя вибрации. В исходном состоянии конденсатор подключен к цепи +5 В и разряжен. При нажатии кнопки SB1 конденсатор начинает заряжаться. Как только он зарядится, на входе счетного триггера сформируется отрицательный импульс, который включит его. Поскольку время зарядки конденсатора намного больше, чем время переходного процесса в кнопке, и составляет порядка 300 нс, дребезг контактов кнопки не влияет на состояние триггера
Переключатели фиксации и сброса .Схема, представленная на рис. 4, представляет собой произвольное количество кнопок с независимой блокировкой и одну кнопку общего сброса.
Фиг.4
Каждый переключатель представляет собой статический триггер, активируемый отдельной кнопкой. Поскольку даже при появлении короткого низкого уровня триггер однозначно переключается и удерживается в этом положении до появления сигнала сброса на другом входе, схема подавления дребезга контактов кнопки не нужна. Входы сброса всех триггеров подключены и подключены к кнопке SBL, которая является общей кнопкой сброса.Таким образом, каждый триггер можно включить отдельной кнопкой, но выключить его можно только сразу кнопкой Reset.
Зависимые переключатели с защелкой . В этой схеме каждая кнопка включает собственный статический триггер и одновременно сбрасывает все остальные. Таким образом, мы получаем аналог линейки кнопок П2К с зависимой фиксацией (рис. 5).
Рис.5
Как и на предыдущей схеме, каждая кнопка включает свой триггер, но при этом запускает схему сброса, собранную на транзисторе VT2 и элементах ДК.3, ДК.4. Рассмотрим работу этого узла. Допустим, нам нужно включить первый триггер (элементы D1.1, D1.2). При нажатии кнопки SB1 низкий уровень (поскольку конденсатор С1 разряжен) включит триггер (вход элемента D1.1). Конденсатор сразу начнет заряжаться по цепи SB1, R8. Как только напряжение на нем повышается примерно до 0,7 В, транзистор VT1 открывается, но для элемента D1.1 это напряжение все еще является логическим «0».
Транзистор немедленно переключит триггер Шмидта на элементы DK.3, ДК.4, который будет формировать короткий импульс на входах сброса всех триггеров. Сбросятся все триггеры (если они были включены ранее), кроме первого, поскольку логический «0» (напряжение ниже 1 В) по-прежнему подается через кнопку SB1 на ее верхний вход в цепи. Таким образом, задержки в прохождении сигнала сброса достаточно, чтобы прекратить дребезг контактов, но сброс произойдет быстрее, чем мы отпускаем кнопку, запрещающую переключение соответствующего триггера
Интересная и простая схема коммутатора с зависимой фиксацией может быть построена на микросхеме К155ТМ8 (рис.6).
Рис.6
При подаче питания цепочка R6, C1 сбрасывает все триггеры, и на их прямых выходах устанавливается низкий логический уровень. На входах D уровень тоже низкий, так как все они замыкаются через кнопку на общем проводе через каждую кнопку. Допустим, нажата кнопка SB1. На входе первого триггера устанавливается «1» (благодаря R1), на входе общего тактового сигнала – «0» (через переключающий контакт кнопки). Пока теоретически ничего не происходит, так как микросхема стробирует данные о положительной разнице.Но при отпускании кнопки данные со входов будут переписаны в триггеры – в 2, 3, 4 – «0», в 1 – «1», поскольку положительный фронт на входе C появляется раньше, чем контакты SB1, которые замыкаются по схеме. Когда вы нажимаете любую другую кнопку, цикл повторяется, но в триггер, кнопка которого нажата, будет записана цифра «1». Это теоретически. Практически из-за дребезжания контактов входные данные будут перезаписаны сразу после нажатия кнопки и при отпускании не изменятся.
Все вышеперечисленные схемы с зависимой фиксацией имеют один существенный недостаток, который также характерен для переключателей P2K – возможность «защелкнуть» несколько кнопок при одновременном нажатии. Этого можно избежать с помощью схемы, собранной на кодировщике приоритета (рис. 7).
Фиг.7
Схема, конечно, довольно громоздкая на вид, но на самом деле состоит всего из трех корпусов без дополнительных насадок и, что немаловажно, не требует кнопок для переключения.При нажатии кнопки кодер приоритета DD1 устанавливает на своем выходе двоичный код (инверсный) этой кнопки и подтверждает его сигналом G «строб», который немедленно записывает данные в микросхему DD2, работающую в четырехбитном параллельном регистре. -фиксирующий режим. Здесь код снова инвертируется (инвертируются выходы регистра) и подается на обычный двоично-десятичный декодер DD3. Таким образом, на соответствующем выходе декодера устанавливается низкий уровень, который будет оставаться неизменным до нажатия любой другой кнопки.Невозможность одновременного щелчка двух кнопок обеспечивает схему приоритета (о работе кодировщика приоритета я уже писал подробнее). Поскольку микросхема К155ИВ1 создавалась непосредственно для увеличения разрядности, было бы глупо не воспользоваться этим и не собрать блок переключателей с 16-кнопочной зависимой фиксацией (рис. 8).
Фиг.8
Я не буду останавливаться на работе схемы, так как подробно описал принцип увеличения емкости IV1.Проводку силовых выводов микросхем TTL серии К155 (1533, 555, 133) можно проверить.
Это устройство позволяет включать и выключать нагрузку нажатием одной кнопки без фиксации. Он основан на Т-образном триггере, образованном D-триггером, и одиночном импульсе на входе для устранения дребезга контактов и помех. С помощью устройства вы можете управлять, например, включением света. Управляющий вход реагирует на замыкание на массу, что также позволяет использовать устройство в автомобиле.
Принцип действия
Схема содержит 2 D-триггера. Первый включен в схему одновибратора. Входы D и CLK замкнуты на общие, и на них всегда есть логический ноль. Через R2 логическая единица поступает на вход S. Выход подключается к выводу RESET через RC-цепь. Далее идет стандартная схема T-триггера на основе D-триггера – вход D подключен к инвертирующему выходу, а выводы RS не используются и подключены к общему.
Посмотрим, что будет, если нажать на кнопку.
В момент нажатия кнопки вывод S получает логический ноль, он тоже идет на выход, и через R1 триггер сбрасывается в ноль, он переходит в исходное состояние. Конденсатор C1 сглаживает цикл, и от его мощности зависит срабатывание триггера.
После нажатия на кнопку статус устройства принимает следующий вид:
Единственное изменение по сравнению с начальным состоянием состоит в том, что триггерный выход приобрел состояние логической единицы.Он сохранит это состояние до следующего нажатия, затем выход вернется в состояние логического нуля.
Принципиальная схема
Для переключения нагрузки триггер управляет полевым транзистором VT1 через токоограничивающий резистор R3. Схема питания 7-35В.
Устройство, собранное на макетной плате, выглядит так:
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | номер | Примечание | Оценка | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VR1 | Линейный регулятор | LM7805CT | 1 | Поиск LCSC | В записной книжке | |
| IC1 | Спусковой механизм | CD4013B | 1 | Поиск LCSC | В записной книжке | |
| VT1 | МОП-транзистор | IRFZ44R | 1 | Поиск LCSC | В записной книжке | |
| R1 | Резистор | 47 кОм | 1 | Поиск LCSC | В записной книжке | |
| R2 | Резистор | 10 кОм | 1 | Поиск LCSC | В записной книжке | |
| R3 | Резистор | 20 Ом | 1 | Поиск LCSC | В записной книжке | |
| C1 | Конденсатор электролитический | 10uF 16V | 1 |
Казалось бы, что проще, включил питание, и устройство с МК заработало.Однако на практике бывают случаи, когда обычный механический тумблер не подходит для этих целей. Наглядные примеры:
- микровыключатель хорошо вписывается в конструкцию, но рассчитан на небольшой коммутируемый ток, да и устройство потребляет на порядок больше;
- необходимо осуществлять дистанционное включение / выключение по сигналу логического уровня;
- тумблер питания выполнен в виде сенсорной (квазисенсорной) кнопки;
- требуется осуществить включение / выключение «триггерного» питания повторным нажатием той же кнопки.
Для этих целей необходимы специальные схемные решения, основанные на использовании электронных транзисторных ключей (рис. 6.23, а … м).
Рис. 6.23. Схемы электронного включения (пуск):
a) SI – это «секретный» переключатель, используемый для ограничения несанкционированного доступа к компьютеру. Маломощный тумблер открывает / закрывает полевой транзистор VT1, который подает питание на устройство, содержащее МК. При входном напряжении выше +5,25 В требуется поставить дополнительный стабилизатор перед М К;
б) включение / выключение питания + 4.9 В с цифровым сигналом ВКЛ-ВЫКЛ через логический элемент DDI и переключающий транзистор VT1
c) маломощная «квазисенсорная» кнопка SB1 включает / выключает питание +3 В через микросхему DDL. Конденсатор C1 уменьшает «дребезг» контактов. Светодиод HL1 показывает протекание тока через ключевой транзистор VTL. Достоинством схемы является очень низкое потребление тока в выключенном состоянии;
Рис. 6.23. Электронные схемы включения (продолжение):
г) напряжение питания +4.8 В маломощная кнопка SBI (без самосброса). Входной блок питания +5 В должен иметь токовую защиту, чтобы транзистор VTI не вышел из строя при коротком замыкании в нагрузке;
г) включение напряжения +4,6 В по внешнему сигналу £ / Vh. На оптроне VU1 предусмотрена гальваническая развязка. Сопротивление резистора RI зависит от амплитуды £ / в;
е) кнопки SBI, SB2 должны быть самовозвратными, нажимаются они по очереди. Начальный ток, проходящий через контакты кнопки SB2, равен общему току нагрузки в цепи +5 В;
г) схема Л.Койл. Транзистор VTI автоматически открывается при подключении вилки XP1 к разъему XS1 (за счет последовательно соединенных резисторов R1, R3). При этом звуковой сигнал от усилителя звука поступает на основное устройство через элементы C2, R4. Допускается не устанавливать резистор RI при малом активном сопротивлении Аудиоканала;
h) аналогично рис. 6.23, в, но с ключом на полевом транзисторе VT1. Это позволяет снизить собственное потребление тока как в выключенном, так и во включенном состоянии;
Рис.6.23. Схемы электронного включения (окончание):
и) схема активации МК на строго фиксированный период времени. При замыкании контактов переключателя S1 конденсатор С5 начинает заряжаться через резистор R2, транзистор VTI открывается, и МК включается. Как только напряжение на затворе транзистора VT1 снизится до порога отсечки, МК отключается. Чтобы включить его снова, разомкните контакты 57, сделайте небольшую паузу (зависит от R, C5) и затем снова замкните их;
j) гальванически развязанный двухпозиционный источник питания + 4.9 В по сигналам из COM-порта компьютера. Резистор R3 поддерживает закрытое состояние транзистора VT1, когда оптопара VUI выключена;
л) дистанционное включение / выключение встроенного регулятора напряжения DA 1 (Maxim Integrated Products) через COM-порт компьютера. Напряжение питания +9 В можно снизить до +5,5 В, но при этом необходимо увеличить сопротивление резистора R2, чтобы напряжение на выводе 1 микросхемы DA I стало больше, чем на выводе 4;
м) регулятор напряжения DA1 (Micrel) имеет вход включения питания EN, который управляется ВЫСОКИМ логическим уровнем.Резистор RI необходим для того, чтобы контакт 1 микросхемы DAI не «зависал в воздухе», например, когда микросхема CMOS находится в состоянии Z или когда разъем отсоединен.
Коридорный выключатель хорошо знаком электрикам старшего возраста. Сейчас о таком устройстве несколько подзабыли, поэтому вам предстоит вкратце рассказать об алгоритме его действия.
Представьте, что вы выходите из комнаты в коридоре, в котором нет окон. Нажмите выключатель возле двери, и в коридоре загорится свет.Этот переключатель условно называют первым.
Достигнув противоположного конца коридора, перед выходом на улицу выключаете свет вторым выключателем, расположенным возле выходной двери. Если в комнате остается кто-то еще, то он также может включить свет первым выключателем при выходе, а выключить – вторым. При входе в коридор с улицы свет включается вторым выключателем, а уже в комнате выключается первым.
Хотя все устройство называется переключателем, для его изготовления потребуется два переключающих переключателя. Обычные переключатели здесь работать не будут. Схема такого коридорного коммутатора показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Коммутатор коридора с двумя переключателями.
Как видно из рисунка, схема довольно простая. Лампа загорится, если оба переключателя S1 и S2 замкнуты на один и тот же провод, верхний или нижний, как показано на схеме. В противном случае лампа не горит.
Для управления одним источником света с трех мест, не обязательно одной лампочкой, это может быть несколько светильников под потолком, схема уже другая. Это показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Коммутатор коридора с тремя переключателями.
По сравнению с первой схемой эта схема несколько сложнее. В нем появился новый элемент – переключатель S3, содержащий две группы переключающих контактов. В положении контактов, указанном на схеме, лампа включается, хотя обычно указывается положение, в котором выключен потребитель.Но с такой схемой легче проследить путь тока через переключатели. Если теперь какой-либо из них переместить в положение, противоположное указанному на схеме, лампа погаснет.
Чтобы проследить текущий путь с другими вариантами положения переключателей, просто переместите палец по схеме и мысленно перенесите их во все возможные положения.
Обычно этот метод позволяет работать с более сложными схемами. Поэтому длинное и скучное описание работы схемы здесь не приводится.
Эта схема позволяет управлять освещением с трех мест. Его можно использовать в коридоре, в котором есть две двери. Конечно, можно возразить, что в этом случае проще установить современный датчик движения, который даже следит за днем или ночью. Поэтому днем освещение включаться не будет. Но в некоторых случаях такая автоматизация просто не поможет.
Представьте, что в комнате установлен такой тройной выключатель. Один ключ находится у входной двери, другой – над столом, а третий – возле кровати.Ведь автоматика может включить свет, когда во сне просто перекатываешься из стороны в сторону. Вы можете найти еще много условий, когда требуется схема без автоматики. Такие переключатели еще называют проходными , а не только коридорными.
Теоретически такой проходной переключатель можно сделать с большим количеством переключателей, но это сильно усложнит схему, потребуются все переключатели с большим количеством контактных групп. Уже даже всего пять переключателей сделают схему неудобной для монтажа и простого понимания принципов ее работы.
А если такой выключатель нужен для коридора, в который уходят десять, а то и двадцать комнат? Ситуация вполне реальная. Таких коридоров достаточно в провинциальных гостиницах, студенческих и заводских общежитиях. Что делать в этом случае?
Вот где на помощь приходит электроника. Ведь как работает такой сквозной переключатель? Нажали одну клавишу – свет загорелся и горит до тех пор, пока не нажмете другую. Такой алгоритм работы напоминает работу электронного устройства – триггера.Вы можете узнать больше о различных триггерах в серии статей “”.
Если вы просто встанете и нажмете одну и ту же клавишу, свет будет попеременно включаться и выключаться. Этот режим аналогичен работе триггера в режиме счета – с приходом каждого управляющего импульса состояние триггера меняется на противоположное.
В этом случае, прежде всего, следует обратить внимание на то, что при использовании триггера клавиши не должны фиксироваться: достаточно кнопок, как колоколообразные.Для подключения такой кнопки вам понадобится всего два провода, причем не очень толстые.
А если подключить параллельно одной кнопке еще одну, то получится сквозной переключатель с двумя кнопками. Не меняя ничего в принципиальной схеме, можно подключить пять, десять и более кнопок. Схема с использованием триггера К561ТМ2 показана на рисунке 3.
Рис. 3. Проходной переключатель на спусковом крючке K561TM2.
Триггер активирован в режиме счета.Для этого его инверсный выход подключен к входу D. Это стандартное включение, при котором каждый входной импульс на входе C изменяет состояние триггера на противоположное.
Входные импульсы получаются нажатием кнопок S1 … Sn. Цепочка R2C2 предназначена для подавления дребезга контактов и формирования одиночного импульса. При нажатии кнопки конденсатор С2 заряжается. Когда вы отпускаете кнопку, конденсатор разряжается через вход C триггера, образуя входной импульс.Это обеспечивает четкую работу всего коммутатора в целом.
Цепочка R1C1, подключенная к триггерному входу R, обеспечивает сброс при первоначальном включении питания. Если этот сброс не требуется, то R – вход следует просто подключить к общему кабелю питания. Если оставить его просто «в воздухе», триггер будет воспринимать это как высокий уровень и всегда будет находиться в нулевом состоянии. Поскольку RS – входы триггера являются приоритетными, подача импульсов на вход C состояния триггера не сможет измениться, вся схема будет заблокирована, неработоспособна.
Выходной каскад, управляющий нагрузкой, подключен к прямому выходу триггера. Самый простой и надежный вариант – это реле и транзистор, как показано на схеме. Параллельно катушке реле подключен диод D1, предназначенный для защиты выходного транзистора от напряжения самоиндукции при выключенном реле Rel1.
Микросхема К561ТМ2 в одном корпусе содержит два триггера, один из которых не используется. Поэтому входные контакты триггера холостого хода следует подключить к общему проводу.Это контакты 8, 9, 10 и 11. Такое соединение предотвратит выход микросхемы из строя под действием статического электричества. Для микросхем CMOS-структуры такое подключение необходимо всегда. Напряжение питания + 12В необходимо подать на 14-й вывод микросхемы, а 7-й вывод подключить к общему проводу питания.
В качестве транзистора VT1 можно применить КТ815Г, диод D1 типа 1N4007. Реле малогабаритное с катушкой на 12 В. Рабочий ток контактов выбирается в зависимости от мощности лампы, хотя может быть и другая нагрузка.Лучше всего использовать импортные реле типа TIANBO или им подобные.
Источник питания показан на рисунке 4.
Рисунок 4. Блок питания.
Источник питания выполнен по трансформаторной схеме с использованием встроенного стабилизатора 7812, обеспечивающего постоянное выходное напряжение 12 В. В качестве сетевого трансформатора используется трансформатор мощностью не более 5 … 10 Вт с вторичным напряжением 14 … 17В. Диодный мост Бр1 может быть использован как типа КЦ407, так и собран из диодов 1Н4007, которые в настоящее время очень распространены.
Импортные электролитические конденсаторы, такие как JAMICON или подобные. Их теперь также легче купить, чем отечественные запчасти. Хотя стабилизатор 7812 имеет встроенную защиту от коротких замыканий, тем не менее, перед включением устройства необходимо убедиться в правильности установки. Это правило никогда не следует забывать.
Источник питания, выполненный по указанной схеме, обеспечивает гальваническую развязку от осветительной сети, что позволяет использовать данное устройство во влажных помещениях, таких как подвалы и подвалы.Если такого требования нет, то блок питания можно собрать по бестрансформаторной схеме, аналогичной показанной на рисунке 5.
Рисунок 5. Бестрансформаторный источник питания.
Данная схема позволяет отказаться от использования трансформатора, что в некоторых случаях довольно удобно и практично. Правда кнопки, да и вся конструкция в целом, будут иметь гальваническую связь с осветительной сетью. Об этом нельзя забывать и соблюдать правила техники безопасности.
Выпрямленное сетевое напряжение через балластный резистор R3 поступает на стабилитрон VD1 и ограничено до 12 В.Пульсации напряжения сглаживаются электролитическим конденсатором С1. Нагрузка включается транзистором VT1. В этом случае резистор R4 подключен к прямому выходу триггера (вывод 1), как показано на рисунке 3.
Схема, собранная из исправных деталей, наладки не требует, сразу начинает работать.
Кнопка или переключатель – неотъемлемая часть практически любого дизайна. В зависимости от предъявляемых к ним требований различаются обычные кнопки (без фиксации), а также кнопки с зависимой и независимой фиксацией.По своему назначению дизайн кнопок различается, причем очень существенно.
Между тем, все разнообразие кнопок может быть реализовано с помощью одной единственной конструкции кнопки – кнопки без фиксации с одной замыкающей контактной группой. Преимуществами такой конструкции кнопок являются простота (например, мембранная или резиновая кнопка), гораздо более широкий набор кнопок, небольшие габариты и невысокая стоимость. Если в конструкции присутствует микроконтроллер, задача создания кнопки с заданными свойствами решается программно.Если использование в конструкции микроконтроллера невозможно или нецелесообразно, то кнопки разных типов могут быть выполнены следующим образом.
Кнопка включения / выключения (независимая кнопка блокировки)
Схема кнопок с независимой блокировкой представлена на рис. 1. В ее основе лежит микросхема таймера КР1006ВИ1. Вывод 4 микросхемы подключен к цепи сброса C2, R4, VD1, которая устанавливает исходное состояние кнопки на лог.0 (вывод 3). Входы таймерных компараторов (выводы 2 и 6) соединены между собой и подключены к делителю напряжения R2, R3, который устанавливает напряжение, равное половине напряжения питания на входе компараторов.По выходному сигналу таймера через резистор R1 идет заряженный конденсатор С1.
При нажатии кнопки SA конденсатор подключается к точке подключения делителя напряжения и компараторов, в результате чего на входах компараторов возникает кратковременный скачок напряжения, вызывающий срабатывание одного из компараторов таймера . Выход таймера обратный. Соотношение резисторов R1, R2 и R3 выбрано таким образом, чтобы новое состояние таймера также оказалось стабильным: на выходе генерации нет.При отпускании кнопки конденсатор С1 снова заряжается выходным сигналом таймера, теперь уже на другом логическом уровне. При повторном нажатии кнопки описанные процессы повторяются.
Достоинством схемы, помимо использования кнопки с замыкающей контактной группой, является небольшой размер «кнопки» (корпус таймера – DIP8). Высокая нагрузочная способность таймера (выходной ток до 200 мА) позволяет не только передавать сигнал переключения на другие микросхемы, но и напрямую запитывать от него достаточно мощные нагрузки (например, лампочку, катушку реле или даже вся конструкция в целом).
Кнопка автоповтора
Такая кнопка при достаточно длительном нажатии и удерживании начинает автоматическое повторение «щелчков» – эта кнопка может быть удобна, например, для изменения уровня громкости усилителя. Схема кнопок представлена на рис. 2. Она также основана на таймере КР1006ВИ1. Схема сброса таймера через резистор R2 и блокирующий конденсатор C2 подключена к общему проводу конструкции, таким образом удерживая журнал сигнала.0 на выходе таймера (вывод 3). При нажатии кнопки сигнал сброса с таймера снимается, на выходе таймера появляется сигнал лог.1, и таймер переходит в нормальный режим генерации импульсов.
Когда вы отпускаете кнопку на контакте 4, снова появляется сигнал сброса, и устройство возвращается в исходное состояние. Эта схема также имеет небольшие габариты и высокую нагрузочную способность. Благодаря особенностям таймера первый импульс от кнопки имеет удлиненную форму, что очень удобно при его использовании.Соотношение длительности первого и последующих импульсов можно до некоторой степени изменить, подключив резистор между выводом 5 таймера и общим проводом (или проводом питания).
Кнопки блокировки
Схема кнопок с зависимой фиксацией представлена на рис. 3. Таймер DA1 в этой схеме используется в типичном включении как генератор тактовых импульсов, и может быть заменен любым другим источником импульсов (например, одиночным -переходный транзистор или мультивибратор).Основа схемы – счетчик с декодером DD1 типа К176ИЕ8 (можно использовать вместо К561ИЕ9), включенный нестандартным способом – тактовые импульсы подаются на вход разрешения разрешения V, а вход счетчика С подключен через резистор R3 к источнику питания, при этом счетчик импульсов счетчика заблокирован и он находится в постоянном состоянии.
К входу сброса счетчика подключена цепочка R2, C2, VD1. Когда вы включаете выход 0 счетчика, сигнал будет установлен на лог.1, в остальном – лог.0. При нажатии на одну из кнопок входа «От счетчика» будет выдан сигнал log.0 (с линией, подключенной через кнопку).
555 приложение генератора таймера. Генератор прямоугольных импульсов на NE555
Электрический импульс – это кратковременный скачок напряжения или тока. То есть это такое событие в цепи, при котором напряжение резко повышается в несколько раз, а потом тоже резко падает до исходного значения.Самый понятный пример – электрический импульс, заставляющий наше сердце биться. Наибольшее количество импульсов происходит в наших нервных клетках головного и спинного мозга. Думаем и решаем уроки благодаря электрическим импульсам!
А как насчет электроники? В электронике повсеместно используются импульсы. Например, в микроконтроллерах или даже в полноценных процессорах домашнего компьютера электрические импульсы задают ритм его работы. Их также называют тактовыми или синхроимпульсами. Иногда производительность компьютеров сравнивают именно с помощью тактовых частот.
Все данные внутри электронных устройств также передаются импульсами. Наш Интернет, проводной и беспроводной, сотовая связь и даже пульт дистанционного управления от телевизора – все используют импульсный сигнал. Попробуем выполнить несколько задач и на собственном опыте разобраться в особенностях генерации электрических импульсов. И мы начнем с ознакомления с их важными характеристиками.
1. Период и скважность импульсного сигнала
Представьте, что мы готовимся к Новому году и нам просто нужно сделать мигающую гирлянду.Так как заставить его мигать самостоятельно мы не знаем, сделаем гирлянду с пуговицей. Мы сами нажмем кнопку, тем самым соединив цепь гирлянды с источником питания и заставив лампочки загореться.
Принципиальная схема гирлянды с ручным управлением будет выглядеть так:
Внешний вид
Собираем схему и проводим небольшой тест. Попробуем управлять гирляндой по простому алгоритму:
- нажмите на кнопку;
- ждать 1 секунду;
- отпустить кнопку;
- подождите 2 секунды;
- перейти к шагу 1.
Это алгоритм пакетной обработки. Нажимая на кнопку по алгоритму, мы тем самым генерируем реальный импульсный сигнал! Нанесем его временную диаграмму на график.
Для данного сигнала мы можем определить период и частоту повторения. Период повторения (T) – это промежуток времени, в течение которого гирлянда возвращается в исходное состояние. Этот отрезок хорошо виден на рисунке, 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 разделить на две части: когда гирлянда горит и когда она не горит. Время, в течение которого гирлянда горит, называется длительностью импульса (t) .
А теперь самое интересное! Отношение периода повторения (T) к длительности импульса (t) называется , рабочий цикл .
С = Т / т
Рабочий цикл нашего сигнала S = 3/1 = 3. Ставка пошлины безразмерна.
В англоязычной литературе принят другой термин – duty cycle (рабочий цикл) . Это величина, обратная рабочему циклу.
Д = 1 / С = т / Т
В случае нашей гирлянды коэффициент заполнения:
D = 1/3 = 0,33 (3) ≈ 33%
Этот параметр более очевиден. D = 33% означает, что треть периода занята импульсом. И, например, при D = 50% длительность высокого уровня сигнала на выходе таймера будет равна длительности низкого уровня.
2. Формирование импульсного сигнала с помощью микросхемы 555
Теперь попробуем заменить человека и кнопку, потому что мы не хотим включать и выключать гирлянду каждые 3 секунды в течение всего праздника.
В качестве автоматического генератора импульсов мы используем очень известную микросхему семейства 555. Микросхема 555 представляет собой генератор одиночных или периодических импульсов с заданными характеристиками. По-другому этот класс микросхем называется таймером.
Существуют различные модификации таймера 555, разработанные разными компаниями: KR1006VI1, NE555, TLC555, TLC551, LMC555.Как правило, все они имеют одинаковый набор выводов.
Также производители выделяют два режима работы таймера: одиночный вибратор и мультивибратор. Второй режим нам подходит, именно в нем таймер будет непрерывно генерировать импульсы с заданными параметрами.
Например, подключите один светодиод к таймеру 555. Причем мы используем вариант, когда положительный полюс светодиода подключен к питанию, а земля – к таймеру. Позже станет понятно, зачем мы это делаем.
Принципиальная схема
Внешний вид
Примечание.
В этой схеме три компонента без номиналов: резисторы Ra и Rb, а также конденсатор С1 (далее просто С). Дело в том, что именно с помощью этих элементов мы настраиваем характеристики формируемого импульсного сигнала. Делается это по простым формулам, взятым из технической документации на микросхему.
Т = 1 / F = 0.693 * (Ra + 2 * Rb) * C; (один)
t = 0,693 * (Ra + Rb) * C; (2)
Ra = Т * 1,44 * (2 * Д-1) / С; (3)
Рб = Т * 1,44 * (1-Д) / К. (4)
Здесь F – частота сигнала; Т – период импульса; t – его продолжительность; Ra и Rb – желаемые сопротивления. Исходя из этих формул, коэффициент заполнения не может быть меньше 50% (иначе мы получим отрицательное значение сопротивления). Вот это новость! Но что нам делать с гирляндой? Действительно, согласно нашему заявлению, скважность импульсного сигнала должна составлять 33%.
Есть два способа обойти это ограничение. Первый способ – использовать другую схему подключения таймера. Существуют более сложные схемы, позволяющие варьировать параметр D во всем диапазоне от 0 до 100%. Второй способ не требует переделки схемы. Мы просто инвертируем вывод таймера!
Собственно, в предложенной выше схеме мы это уже сделали. Напомним, мы подключили катод светодиода к выходу таймера. В этой схеме светодиод будет гореть, когда выход таймера низкий.
Если это так, то нам нужно отрегулировать сопротивления Ra и Rb цепи так, чтобы рабочий цикл D был равен 66,6%. Учитывая, что Т = 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 использовать более точные значения D, то получим Ra = Rb = 14400 Ом. Вряд ли мы найдем резистор с таким номиналом.Скорее всего, нам потребуется поставить несколько резисторов последовательно, например: один резистор на 10 кОм и 4 штуки на 1 кОм. Для большей точности можно добавить еще два резистора по 200 Ом.
Результат должен быть примерно таким:
В этой схеме используются резисторы 15 кОм.
3. Подключение группы светодиодов к таймеру 555
Теперь, когда мы научились задавать правильный ритм, соберем небольшую гирлянду. В новой схеме пять светодиодов загорятся на 0.5 секунд каждую секунду. Для такого ритма Ra = 0, Rb = 7,2 кОм. То есть вместо резистора Ra можно поставить перемычку.
Выходной сигнал 555 слишком слаб для одновременного включения 5 светодиодов. Но в настоящей гирлянде их может быть 15, 20 и более. Для решения этой проблемы мы используем биполярный транзистор, работающий в режиме электронного ключа. Возьмем самый распространенный NPN-транзистор 2N2222. Также в этой схеме можно использовать N-канальный полевой транзистор, например 2N7000.
Для наших светодиодов потребуется резистор, чувствительный к току.Суммарный ток пяти параллельно включенных светодиодов должен быть равен I = 20 мА * 5 = 100 мА. Напряжение питания всей схемы 9 вольт. На красном светодиоде напряжение падает на 2 Вольта. Таким образом, закон Ома на этом участке схемы имеет вид:
100 мА = (9В-2В) / Р;
отсюда R2 = 7В / 0,1А = 70 Ом.
Округляем сопротивление до 100 Ом, которое можно получить при параллельном включении двух резисторов по 200 Ом. А можно даже один резистор оставить на 200 Ом, просто светодиоды будут гореть немного тусклее.
Принципиальная схема
Внешний вид
Примечание. Конденсатор С2 в цепи использовать нельзя.
Собираем схему, подключаем аккум и наблюдаем результат. Если все работает как надо, закрепим полученные знания, сделав несколько забавных устройств.
Задачи
- Звуковой генератор. В цепи гирлянды заменить группу светодиодов на пьезодинамическую. Увеличьте частоту звука, например, до 100 Гц.Если поднять частоту до 15 кГц, можно будет отпугивать комаров!
- Железнодорожный светофор. Подключите два светодиода к таймеру так, чтобы один был подключен к таймеру катодом, а второй – анодом. Установите частоту импульсов на 1 Гц.
Заключение
Как уже было сказано, таймер 555 – очень популярная микросхема. Это связано с тем, что для большинства электронных устройств характерны периодические процессы. Любой звук – это периодический процесс. ШИМ-сигнал, который управляет скоростью двигателя, также является периодическим с переменным рабочим циклом.И как уже было сказано, работа любого микроконтроллера и процессора основана на тактовом сигнале, который имеет очень точную частоту.
В следующем уроке мы создадим двоичные часы, используя таймер и двоичный счетчик. Будет немного сложнее, но интереснее!
555 – аналоговая интегральная схема, универсальный таймер – устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Он используется для создания различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и других компонентов электронного оборудования.В качестве примеров использования микросхемы таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтры отражения, двухпозиционные контроллеры в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи электроэнергии, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры, пр.
В этой статье я расскажу о построении генератора на этой микросхеме. Как написано выше, мы уже знаем, что микросхема генерирует повторяющиеся импульсы со стабильными временными характеристиками, что нам и нужно.
Схема включения в нестабильном режиме. На рисунке ниже это показано.
Поскольку у нас есть генератор импульсов, мы должны знать их приблизительную частоту. Которую рассчитываем по формуле.
Значения R1 и R2 подставляются в Ом, C в фарады, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буквой t. Он состоит из длительности самого импульса – t1 и интервала между импульсами – t2.t = t1 + t2.
Частота и период – понятия обратны друг другу и взаимосвязь между ними следующая:
f = 1 / t.
t1 и t2, конечно, тоже можно и нужно вычислить. Вот так:
t1 = 0,693 (R1 + R2) C;
t2 = 0,693R2C;
Теория так закончилась, давайте приступим к практике.
Разработал простую схему со всеми подробностями.
Расскажу о его особенностях.Как многие уже поняли, переключатель S2 используется для переключения рабочей частоты. Для усиления сигнала используется транзистор КТ805 (установить на небольшой радиатор). Резистор R4 используется для регулировки выходного тока. Сама микросхема служит генератором. Рабочий цикл и частота рабочих импульсов изменяются резисторами R3 и R2. Диод служит для увеличения рабочего цикла (можно полностью исключить). Также есть шунт и индикатор работы, в нем используется светодиод со встроенным ограничителем тока (можно использовать обычный светодиод, ограничивающий ток, с помощью резистора 1 кОм).Собственно все, дальше я покажу, как выглядит рабочий девайс.
Вид сверху, видимые переключатели рабочей частоты.
Я приложил памятку ниже.
С помощью этих настроечных резисторов регулируются рабочий цикл и частота (их обозначение указано в памятке).
Сбоку выключатель питания и выход сигнала.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | номер | Примечание | Оценка | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Программируемый таймер и генератор | NE555 | 1 | Поиск LCSC | К записной книжке | |
| Т1 | Транзистор биполярный | KT805A | 1 | Поиск LCSC | К записной книжке | |
| D1 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | Поиск LCSC | К записной книжке | |
| C1 | Конденсатор | 1 нФ | 1 | Поиск LCSC | К записной книжке | |
| C2 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | Поиск LCSC | К записной книжке | |
| C3 | Конденсатор | 1000 нФ | 1 | Поиск LCSC | К записной книжке | |
| C4 | Конденсатор электролитический | 100 мкФ | 1 | Поиск LCSC | К записной книжке | |
| R1 | Резистор | 500 Ом | 1 |
Путь к радиолюбительству начинается, как правило, с попытки собрать простые схемы.Если сразу после сборки схема начинает подавать признаки жизни – моргать, пищать, щелкать или говорить, то путь к радиолюбительству практически открыт. Что касается «разговора», то, скорее всего, сразу не получится, для этого придется читать много книг, паять и настраивать ряд схем, может быть, сжечь большую или небольшую кучу деталей (желательно небольшую один).
А вот прошивальщики и пищалки получаются сразу практически у всех. И лучшего элемента, чем найти для этих экспериментов, просто не удастся.Сначала рассмотрим схемы генератора, а перед этим обратимся к фирменной документации – DATA SHEET. Прежде всего, обратите внимание на графическое изображение таймера, которое показано на рисунке 1.
А на рисунке 2 показано изображение таймера из внутреннего справочника. Здесь он дан просто для возможности сравнения обозначений сигналов для них и нашего, кроме того, более подробно и наглядно показана «наша» функциональная схема.
Рисунок 1.
Рисунок 2
555 Вибратор одиночный
На рисунке 3 показана схема одиночного вибратора.Нет, это не половина мультивибратора, хотя сам генерировать колебания не может. Ему нужна помощь извне, пусть даже небольшая.
Рисунок 3. Схема одиночного вибратора
Логика одноразового действия довольно проста. Кратковременный импульс низкого уровня подается на триггерный вход 2, как показано на рисунке. В результате на выходе 3 вырабатывается прямоугольный импульс длительностью ΔT = 1,1 * R * C. Если в формуле подставить R в омах, а C в фарадах, то время T получится в секундах.Соответственно с килоомами и микрофарадами 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 общем, одновибратор (иногда называемый моновибратором, но храбрые военные использовали слово kipp relay) работает следующим образом. Когда кнопка нажата, импульс низкого уровня на выводе 2 заставляет выход таймера 3 устанавливать высокий уровень.Недаром этот сигнал (вывод 2) в бытовых справочниках называют триггером.
Транзистор, подключенный к выводу 7 (РАЗРЯД), в этом состоянии закрыт. Поэтому ничего не мешает зарядить времязадающий конденсатор С. Во время реле kipp, конечно, не было 555, все делалось на лампах, в лучшем случае на дискретных транзисторах, но алгоритм работы был тот же.
Пока конденсатор заряжается, на выходе поддерживается высокий уровень напряжения.Если в это время на вход 2 будет подан дополнительный импульс, состояние выхода не изменится, длительность выходного импульса не может быть уменьшена или увеличена таким образом, и одиночный импульс не будет перезапущен.
Другое дело, если на 4 пин подать импульс сброса (низкий уровень). Выход 3 немедленно отобразит низкий уровень. Сигнал «сброс» имеет наивысший приоритет и поэтому может быть подан в любое время.
По мере увеличения заряда напряжение на конденсаторе увеличивается и, в конце концов, достигает уровня 2 / 3U.Как описано в предыдущей статье, это уровень отклика, порог, верхнего компаратора, который приводит к сбросу таймера, который является концом выходного импульса.
На выводе 3 появляется низкий уровень и в этот же момент открывается транзистор VT3, который разряжает конденсатор C. На этом формирование импульса завершается. Если после окончания выходного импульса, но не ранее, подать еще один пусковой импульс, то на выходе будет сформирован выход, такой же, как и первый.
Конечно, для нормальной работы одиночного импульса запускающий импульс должен быть короче импульса, генерируемого на выходе.
На рисунке 5 показан график работы одного вибратора.
Рисунок 5. График работы одиночного вибратора
Как я могу использовать одиночный вибратор?
Или, как говаривал кот Матроскин: «А что толку от этого однозарядного?» На это можно ответить, что он довольно большой. Дело в том, что диапазон временных задержек, которые можно получить из этого однократного кадра, может достигать не только нескольких миллисекунд, но и нескольких часов. Все зависит от параметров цепи ГРМ RC.
Вот вам, практически готовое решение для освещения длинного коридора. Достаточно дополнить таймер исполнительным реле или простой тиристорной схемой, а в концах коридора поставить пару кнопок! Он нажал кнопку, коридор прошел, и можно было не беспокоиться о том, чтобы выключить лампочку. Все произойдет автоматически по истечении времени задержки. Что ж, это просто информация для размышления. Освещение в длинном коридоре, конечно, не единственный вариант использования одиночного вибратора.
Как проверить 555?
Самый простой способ – спаять простую схему, для этого почти не потребуются навесные детали, кроме единственного переменного резистора и светодиода для индикации состояния выхода.
Микросхема должна соединить выводы 2 и 6 и подать на них напряжение, изменяемое переменным резистором. К выходу таймера можно подключить вольтметр или светодиод, конечно, с ограничивающим резистором.
А вот паять ничего нельзя, тем более проводить эксперименты даже с «наличием отсутствия» реальной микросхемы.Аналогичные исследования можно провести с помощью программы-симулятора Multisim. Конечно, такая проработка очень примитивна, но, тем не менее, позволяет познакомиться с логикой таймера 555. Результаты «лабораторной работы» показаны на рисунках 6, 7 и 8.
Рисунок 6
На этом рисунке видно, что входное напряжение регулируется переменным резистором R1. Рядом с ним можно рассмотреть надпись «Ключ = А», в которой написано, что номинал резистора можно изменить, нажав клавишу А.Минимальный шаг регулировки составляет 1%, огорчает только то, что регулировка возможна только в сторону увеличения сопротивления, а уменьшение возможно только «мышкой».
На этом рисунке резистор «выведен» на самую «землю», напряжение на его двигателе близко к нулю (для наглядности измеряется мультиметром). В этом положении двигателя выходной сигнал таймера высокий, поэтому выходной транзистор закрыт, и LED1 не загорается, как показывают его белые стрелки.
На следующем рисунке показано, что напряжение немного увеличилось.
Рисунок 7
Но повышение произошло не просто так, а с соблюдением определенных границ, а именно пороговых значений для компараторов. Дело в том, что 1/3 и 2/3, если их выразить в десятичных процентах, будут 33,33 … и 66,66 … соответственно. В процентах отображается входная часть переменного резистора в программе Multisim. При напряжении питания 12В это получится 4 и 8 вольт, что достаточно удобно для исследования.
Итак, на рисунке 6 видно, что резистор введен на 65%, а напряжение на нем составляет 7,8 В, что немного меньше расчетных 8 вольт. В этом случае светодиод выхода не горит, т.е. выход таймера все еще высокий.
Рисунок 8
Дальнейшее небольшое повышение напряжения на входах 2 и 6, всего на 1 процент (программа не делает это возможным меньше), приводит к зажиганию светодиода 1, как показано на рисунке 8, – стрелки возле светодиода становятся красными . Такое поведение схемы говорит о том, что симулятор Multisim работает достаточно точно.
Если вы продолжите увеличивать напряжение на контактах 2 и 6, то на выходе таймера не произойдет никаких изменений.
555 Таймеры-генераторы
Диапазон частот, генерируемых таймером, достаточно широк: от самой низкой частоты, период которой может достигать нескольких часов, до частот в несколько десятков килогерц. Все зависит от элементов цепи ГРМ.
Если сигнал строго прямоугольной формы не требуется, можно генерировать частоту до нескольких мегагерц.Иногда это вполне допустимо – форма не важна, но импульсы присутствуют. Чаще всего такое пренебрежение формой импульсов допускается в цифровой технике. Например, счетчик импульсов реагирует на нарастающий фронт или спадающий импульс. Согласитесь, в данном случае «прямоугольность» импульса значения не имеет.
Генератор прямоугольных импульсов
Один из возможных вариантов генератора импульсов в форме меандра показан на рисунке 9.
Рисунок 9.Схема генераторов импульсов меандровидной формы
Временные диаграммы генератора показаны на рисунке 10.
Рисунок 10. Временные диаграммы генератора
Верхний график показывает выходной сигнал (вывод 3) таймера. А нижний график показывает, как изменяется напряжение на конденсаторе, задающем время.
Все происходит точно так же, как это уже было рассмотрено в схеме с одним вибратором, показанной на рисунке 3, но не использует одиночный импульс запуска на выводе 2.
Дело в том, что при включении цепи на конденсаторе С1 напряжение равно нулю, именно оно переведет выход таймера в состояние высокого уровня, как показано на рисунке 10. Конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор. R1.
Напряжение на конденсаторе увеличивается экспоненциально, пока не достигнет верхнего порогового значения 2/3 * U. В результате таймер переходит в нулевое состояние, следовательно, конденсатор C1 начинает разряжаться до нижнего порога срабатывания 1/3. * У.При 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 С1 заряжается и разряжается через один и тот же резистор R1. Следовательно, времена заряда и разряда равны, а значит, 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 в расчетах указано в Ом, а емкость конденсатора – С1 в Фарадах, то частота будет в Герцах. Если в этой формуле сопротивление выражено в килоомах (кОм), а емкость конденсатора – в микрофарадах (мкФ), результат будет в килогерцах (кГц). Чтобы получить генератор с регулируемой частотой, тогда достаточно заменить резистор R1 на переменный.
Генератор импульсов с переменной скважностью
Меандр, конечно, хорош, но иногда возникают ситуации, требующие регулирования скважности импульсов.Так осуществляется регулирование скорости двигателей постоянного тока (ШИМ-регуляторы) с постоянным магнитом.
Прямоугольные импульсы называются меандром, в котором время импульса (высокий уровень t1) равно времени паузы (низкий уровень t2). Это название пришло в электронику из архитектуры, где меандром называют рисунок кирпичной кладки. Суммарное время импульса и паузы называется периодом импульса (T = t1 + t2).
Рабочий цикл
Отношение периода импульса к его длительности S = T / t1 называется скважностью.Эта величина безразмерна. В меандре этот показатель равен 2, так как t1 = t2 = 0,5 * T. В англоязычной литературе вместо скважности часто используется обратная величина, – скважность (англ. Duty cycle) D = 1 / S, выраженное в процентах.
Если немного улучшить генератор, показанный на рисунке 9, можно получить генератор с регулируемым рабочим циклом. Схема такого генератора представлена на рисунке 11.
Рисунок 11.
В этой схеме заряд конденсатора С1 происходит по цепи R1, RP1, VD1.Когда напряжение на конденсаторе достигает верхнего порога 2/3 * U, таймер переключается на низкий уровень, и конденсатор C1 разряжается через цепь VD2, RP1, R1, пока напряжение на конденсаторе не упадет до нижнего порога 1 /. 3 * U, после чего цикл повторяется.
Изменение положения двигателя RP1 дает возможность регулировать продолжительность заряда и разряда: если продолжительность заряда увеличивается, время разряда уменьшается. В этом случае период повторения импульсов остается неизменным, изменяется только рабочий цикл или рабочий цикл.Ну так кому удобнее.
На основе таймера 555 можно спроектировать не только генераторы, но и множество других полезных устройств, о которых пойдет речь в следующей статье. Кстати, есть программы – калькуляторы для расчета частоты генераторов на таймере 555, а в программе – симуляторе Multisim для этих целей есть специальная вкладка.
Бориса Аладышкина,
Продолжение статьи:
Продается за сущие копейки – микросхема в SMD дизайне, как правило, стоит около 5 рублей, в дипе – 7-10 рублей.Радисту-любителю, в частности мне, рано или поздно понадобится относительно точный регулируемый и простой генератор для различных конструкций. Один мне понадобился, чтобы познакомиться с работой осциллографа. В статье я нашел интересную схему, которая описана как тестер таймера, чтобы проверить его работоспособность.
Принципиальная схема генератора импульсов таймера
Генератор выдает прямоугольные импульсы. Период колебаний связан с номиналами резисторов R1, R2 и конденсатора С1.Немного доработал схему, нарисовал свою печатку, правда рисовал для SMD, но решил в итоге установить Дип.
Вместо постоянных резисторов для настройки установлены два управляющих резистора по 100 кОм, новенькие, с хорошей регулировкой.
Выход таймера (вывод 3) разделен конденсатором на 100 нанофарад, обычный керамический, чтобы исключить короткое замыкание на выходе или слишком высокий уровень сигнала. На вводе питания микросхемы установлен стеклянный диод, который защищает схему от переполюсовки аккумулятора – чтобы он не перегорел при неправильном подключении полярности.Для индикации установлен светодиод с токоограничивающим резистором – это так, когда устройство включено и работает. Большинство резисторов в схеме используются в планарной конструкции, чтобы уменьшить габариты и упростить установку без сверления. размер прикладной 1206 .
Схема генератора хорошо регулируется в широком диапазоне; точная настройка, благодаря большим рейтингам регуляторов, – это хорошо. Питание устройства во время тестов осуществляется от 6-вольтового аккумулятора, ток потребления составляет 15-25 мА, в зависимости от того, какой режим работы роботов отображает двигатели регулятора.Я не рекомендую устанавливать крайнее положение, резисторы рекомендуется ставить последовательно с резисторами регулировки в дополнение к нескольким кОмам для надежности, но этот простой платок сделан в спешке для простейших тестов, поэтому он так работает.
На таймере 555 можно также построить пилообразный осциллятор.
Когда на выходе таймера присутствует напряжение высокого уровня, конденсатор C1 медленно заряжается от источника тока на полевом транзисторе.Как только напряжение на конденсаторе достигнет уровня 2Upit / 3, высокий уровень напряжения на выходе таймера изменится на низкий, и конденсатор быстро разрядится через открытый внутренний транзистор микросхемы.
Схема работы видео
Частота генерации определяется уровнем источника постоянного тока на полевом транзисторе и емкостью конденсатора C1. Период колебаний генератора Тл = С1.Упит / (3И) . Схема собрана и проверена Redmoon.
ШИМ регулятор напряжения и тока своими руками. Широтно-импульсная модуляция. Одноканальный мотор-регулятор
Данную самодельную схему можно использовать как регулятор оборотов двигателя. постоянного тока 12 В с номинальным током до 5 А или в качестве диммера на 12 в галогенных и светодиодных лампах мощностью до 50 Вт. Управление идет с импульсной модуляцией (ШИМ) с частотой следования импульсов около 200 Гц.Естественно, частоту при необходимости можно менять, подбирая при максимальной стабильности и КПД.
Большинство этих дизайнов собраны по гораздо более простой схеме. Здесь я также представляю более продвинутый вариант, который использует таймер 7555, драйвер на биполярных транзисторах и мощный полевой МОП-транзистор. Эта схема обеспечивает улучшенное управление скоростью и работает в широком диапазоне нагрузок. Это действительно настолько эффективная схема и стоимость ее деталей при покупке для самостоятельной сборки довольно низкая.
ШИМ-регулятор для двигателя 12 В
В схеме используется таймер 7555 для создания переменной ширины импульса около 200 Гц.Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 – Q2), который управляет скоростью электродвигателя или осветительных ламп.
Есть много приложений для этой схемы, которые будут питаться от 12 В: электродвигатели, вентиляторы или лампы. Его можно использовать в автомобилях, лодках и электромобилях, в моделях железных дорог и так далее.
Светодиодные лампы на 12В, например светодиодные ленты, также можно подключить сюда. Всем известно, что светодиодные лампы намного эффективнее галогенных или ламп накаливания, они прослужат намного дольше.А при необходимости – делайте ШИМ-контроллер от 24 и более вольт, так как отбойник с буферным каскадом имеет стабилизатор мощности.
Регулятор оборотов двигателя переменного тока
ШИМ-регулятор на 12 вольт
Драйвер драйвера постоянного тока
Схема регулятора переворачивания
Регулятор грохота двигателя
Всем привет, наверное у многих радиолюбителей, как и у меня, никого нет хобби, но немного. Помимо конструирования электронных устройств я занимаюсь фото, видеосъемкой на зеркалку, видеоинсталляцией.Мне, как и видеопрограмме, понадобился слайдер для видеосъемки, и для начала кратко объясню, что это такое. Ниже на фото показан заводской слайдер.
Слайдер предназначен для видеосъемки на фотоаппараты и видеокамеры. Это аналог рельсовой системы, которая используется в широкоформатном кино. С его помощью создается плавное движение камеры вокруг удаляемого объекта. Еще один очень сильный эффект, который можно использовать при работе с слайдером, – это возможность подойти или отойти от объекта съемки.На следующем фото показан двигатель, выбранный для изготовления слайдера.
В приводе ползуна используется двигатель постоянного тока с напряжением 12 В. В Интернете появилась схема регулятора двигателя, который перемещает каретку ползуна. На следующем фото индикатор включения на светодиоде, тумблер, управляющий реверсом и выключатель питания.
Когда это устройство работает, важно, чтобы была плавная регулировка скорости плюс небольшое включение реверса двигателя.Скорость вращения вала двигателя, в случае использования нашего регулятора, плавно регулируется поворотом ручки переменного резистора на 5 ком. Возможно, не только я один из пользователей этого сайта увлекаюсь фотографией, но и кто-то еще хочет повторить это устройство, кто хочет скачать в конце статьи архив со схемой и pCB Regulator. На следующем рисунке представлена принципиальная схема регулятора двигателя:
Схема регулятора
Схема очень проста и может быть легко собрана даже начинающими радиолюбителями.Из плюсов сборки данного устройства я могу назвать его невысокую стоимость и возможность подгонки под необходимые нужды. На рисунке приведена печатная плата Регулятора:
Но область применения этого регулятора не ограничивается одними ползунками, он легко может применяться как регулятор опрокидывания, например, сверлильный станок, самодельный дремель, с питанием от 12 вольт, или компьютерный кулер, например, с размерами 80 х 80 или 120 х 120 мм. Еще я разработал схему реверса двигателя, или говоря другими словами, быстрое изменение вращения вала в другую сторону.Для этого использовался шестиконтактный настольный переключатель на 2 положения. На следующем рисунке показана схема его подключения:
Средние контакты таблицы, обозначенные (+) и (-), подключены к контактам на плате, обозначенным M1.1 и M1.2, полярность соответствует не важно. Всем известно, что компьютерные кулеры, при снижении напряжения питания и соответственно оборотов публикуются в работе гораздо меньше шума. На следующем фото транзистор CT805AM на радиаторе:
На схеме можно использовать практически любые транзисторы средней и большой мощности n-P-N Power Structures.Также диод можно заменить на подходящие аналоги, например 1N4001, 1N4007 и другие. Выводы двигателя сделаны диодом при обратном включении, это было сделано для защиты транзистора в моменты включения – отключите цепь, так как двигатель индуктивный. Также на схеме предусмотрена индикация включения ползунка на светодиоде, который включается последовательно с резистором.
При использовании двигателя большей мощности, чем показано на фото, транзистор для улучшения охлаждения должен быть прикреплен к радиатору.Фотография полученной платы приведена ниже:
Плата регулятора изготовлена методом LUT. Посмотреть, что получилось в итоге, можно на видео.
Видео работы
Вскоре, как будут закуплены недостающие детали, в основном механика, приступим к сборке устройства в корпусе. Статью прислал Алексей Ситков .
Для плавности увеличения и уменьшения скорости вращения вала имеется специальное приспособление для электродвигателя револигатора 220В.Стабильная работа, отсутствие сбоев напряжения, длительный срок службы – преимущество использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.
- Что нужно для преобразователя частоты витков
- Область применения
- Выбрать устройство
- IF-устройство
- Виды аппаратов
- Процесс пропорциональных сигналов
Функция регулятора инвертирования напряжения 12, 24 вольт, обеспечивающая плавность пуска и останова с использованием широтной и импульсной модуляции.
Контроллеры Rapped входят в состав многих устройств, так как обеспечивают точность электрического управления. Это позволяет регулировать обороты до желаемого значения.
Область примененияРегулятор скорости двигателя постоянного тока используется во многих промышленных и бытовых областях. Например:
- отопительный комплекс;
- приводов оборудования;
- сварочный аппарат;
- электропечей;
- пылесосов;
- швейных машин;
- стиральных машин.
Чтобы выбрать эффективный регулятор, необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.
- Векторные контроллеры распределены для коллекторных электродвигателей, но скалярные надежны.
- Важный критерий выбора – мощность. Он должен совпадать с действительным на используемом устройстве. И лучше превзойти безопасную работу системы.
- Напряжение должно быть в допустимых широких пределах.
- Основное назначение регулятора преобразование частоты, поэтому этот аспект необходимо выбирать согласно техническим условиям.
- Еще нужно обратить внимание на срок службы, размер, количество вводов.
- Регулятор естественного хода двигателя переменного тока;
- приводной агрегат;
- дополнительных элементов.
Схема регулятора вращения двигателя 12 В представлена на рисунке. Обороты регулируются с помощью потенциометра.Если на вход приходят импульсы с частотой 8 кГц, напряжение питания будет 12 вольт.
Аппарат можно приобрести в специализированных торговых точках, а можно сделать самому.
Схема управления скоростью вращения переменного тока
При запуске трехфазного двигателя на полную мощность ток передается, действие повторяется примерно 7 раз. Сила тока прогибает обмотку двигателя, она формируется надолго. Преобразователь – это инвертор, обеспечивающий преобразование энергии.Напряжение поступает на регулятор, где 220 вольт выпрямляется диодом, расположенным на входе. Затем ток фильтруется 2 конденсаторами. ШИМ формируется. Далее импульсный сигнал передается с обмоток двигателя на определенную синусоиду.
Есть универсальное устройство 12В для сыпучих двигателей.
Чтобы сэкономить на оплате за электроэнергию, читатели советуют «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ». Ежемесячные выплаты станут на 30-50% меньше, чем до использования экономии. Он удаляет из сети реактивную составляющую, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления.Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.
Схема состоит из двух частей – логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Такая схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора в том, что он может применяться с двигателями разных видов. Распределение питания, ключевые драйверы требуют драйверов на 12 В.
Типы устройств Симисторное устройствоУстройство симистра (триак) служит для управления освещением, мощностью нагревательных элементов, скоростью вращения.
Схема контроллера симистора содержит минимум частей, изображенных на рисунке, где C1 – конденсатор, R1 – первый резистор, R2 – второй резистор.
С помощью преобразователя мощность регулируется изменением времени открытого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается нагрузкой и резисторами. Один резистор контролирует значение тока, а второй регулирует скорость заряда.
Когда конденсатор достигает предельного порога напряжения 12 В или 24 В, ключ срабатывает.Simystr переходит в открытое состояние. При переключении напряжения сети через ноль симистл блокируется, тогда конденсатор дает отрицательный заряд.
Преобразователи с электронным ключомРегулятор общий Тиристор, обладающий простой схемой работы.
Тиристор, работает на переменном токе.
Отдельный вид – стабилизатор напряжения. Стабилизатор содержит трансформатор с множеством обмоток.
Схема стабилизатора постоянного тока
Зарядное устройство 24 В на тиристоре
К источнику напряжения 24 В.Принцип работы заключается в заряде конденсатора и запертого тиристора, и при достижении конденсатора напряжения тиристор подает ток на нагрузку.
Процесс пропорциональных сигналовСигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Рассмотрим подробнее с микросхемой.
Микросхема TDA 1085.
Показанная выше микросхема TDA 1085 обеспечивает управление электродвигателем с обратной связью 12 В, 24 В без потери мощности.Обязательным является содержание наконечника обратной связи двигателя с платой регулирования. Сигнальный сигнал поступает на микросхему, которая передает силовые элементы на задание – подать напряжение на двигатель. Когда вал нагружен, плата добавляет напряжение, а мощность увеличивается. Вал негерметичен, напряжение падает. Повороты будут постоянными, а мощный момент не изменится. Частота регулируется в большом диапазоне. Такой двигатель 12, 24 вольта устанавливается в стиральных машинах.
Можно сделать приспособление для болгарки, токарный станок по дереву, точилку, бетономешалки, соломку, газонокосилку, резак по дереву и многое другое.
Промышленные регуляторы состоящие из контроллеров 12, 24 вольт залиты смолой, поэтому ремонту ремонту не подлежат. Поэтому устройство 12В часто изготавливают самостоятельно. Простой вариант с использованием микросхемы U2008B. В регуляторе используется обратная связь по току или плавный пуск. В случае использования последних элементов С1, R4 перемычка Х1 не нужна, а при обратной связи – наоборот.
Собирая регулятор, правильно подбирать резистор. Так как при большом резисторе на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсации будет недостаточно.
Важно! При настройке регулятора мощности нужно помнить, что все части устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!
Регуляторы вращения однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт – это функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.
На простых механизмах удобно устанавливать аналоговые регуляторы тока. Например, они могут изменять скорость вращения вала двигателя.С технической стороны Выполнить такой регулятор несложно (нужно установить один транзистор). Применяются для регулировки независимой скорости двигателей в робототехнике и источниках питания. Наиболее распространены два варианта регуляторов: одноканальный и двухканальный.
Видео № 1. Одноканальный регулятор в работе. Изменяет скорость вала двигателя, вращая ручку переменного резистора.
Видео № 2. Повышение скорости вала двигателя при работе одноканального регулятора.Увеличение числа оборотов от минимального до максимального значения при вращении ручки переменного резистора.
Видео № 3. Двухканальный регулятор в работе. Независимая установка скорости вращения валов двигателей на основе подстроечных резисторов.
Видео №4. Напряжение на выходе регулятора измерялось цифровым мультиметром. Полученное значение равно напряжению батареи, от которой прошло 0,6 вольт (разница возникает из-за падения напряжения на переходе транзистора).При использовании батареи на 9,55 вольт регистрируется изменение от 0 до 8,9 вольт.
Функции и основные характеристики
Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для увеличения нагрузочной способности его заменяют на Транзистор CT815A на CT972a. Нумерация выводов у этих транзисторов совпадает (e-k-b). Но модель CT972A работает с токами до 4а.
Одноканальный регулятор двигателя
Устройство управляет одним двигателем, питаемым от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.
Конструктивное устройство
Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: двух резисторов переменного тока сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистора модели CT815A (№3), пары двухсекционных винтовой зажим к выходу для подключения двигателя (№ 4) и входу для подключения аккумулятора (№ 5).
Примечание 1. Установка винтовых клеммников не требуется.С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно напрямую подключить двигатель к источнику питания.
Принцип действия
Порядок работы регулятора мотора описывает электромохимию (рис. 1). С учетом полярности на разъеме CT1 подается постоянное напряжение. Лампочка или мотор подключаются к разъему КТ2. На входе включают переменный резистор R1, поворот его ручки изменяет потенциал на среднем выходе тарелки минусовой батареи.Через текущую программу R2 был подключен средний выход к основному выводу транзистора VT1. В этом случае транзистор включается по штатной схеме тока. Положительный потенциал на выходе базы увеличивается при перемещении вверх по среднему выходу из-за плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, что связано с уменьшением сопротивления перехода коллектор-эмиттер в транзисторе VT1. Потенциал уменьшится, если ситуация обратная.
Принципиальная электрическая схема
Материалы и детали
Печатная плата размером 20×30 мм, изготовленная из листового стеклопластика, прослоенного с одной стороны (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиодеталей.
Примечание 2. Переменный резистор, необходимый для устройства, может быть любого производства, при этом важно соблюдать текущее значение сопротивления, указанное в таблице 1.
Примечание 3.. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор CT815G заменяют на более мощный КТ972а (с максимальным током 4а). В этом случае выкройка печатной платы не требуется, так как распределение выводов в обоих транзисторах идентично.
Процесс сборки
Для дальнейшей работы необходимо скачать архивный файл, расположенный в конце статьи, распаковать его и распечатать. На глянцевой бумаге распечатайте чертеж регулятора (файл TERMO1), а монтажный чертеж (файл MONTAG1) – на белом листе офиса (формат А4).
Далее чертеж печатной платы (№1 на фото. 4) приклеиваем к токовым дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо проделать отверстия (№3 на фото. 14) для установки чертежа в посадочные места. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото 5 показана база транзистора CT815.
Вход и выход клеммных соединителей отмечены белым цветом.Источник напряжения подключается через зажимы к клеммной колодке. Полностью собранная одноканальная ручка изображена на фото. Электроснабжение (аккумулятор на 9 вольт) подключается на этапе окончательной сборки. Теперь вы можете регулировать частоту вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.
Для тестирования устройства необходимо распечатать чертеж диска из архива. Далее нужно наклеить этот рисунок (№1) на плотный и тонкий картон (№1).2). Затем ножницами вырезается диск (№ 3).
Полученную заготовку переворачивают (№1) и квадрат фиксируют квадратом из черной ленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала двигателя с диском. Необходимо проделать отверстие (№3) как показано на рисунке. Затем диск устанавливается на вал двигателя и можно переходить к испытаниям. Одноканальный контроллер мотора готов!
Двухканальный регулятор двигателя
Используется для независимого управления парой двигателей одновременно.Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан на 1,5А на канал.
Основные компоненты конструкции представлены на фото 10 и включают в себя: два подстроечных резистора для настройки 2-го канала (№ 1) и 1-го канала (№ 2), три двухсекционных винтовых клеммных зажима для доступа к 2-й двигатель (№ 3), для доступа к 1-му двигателю (№ 4) и к входу (№ 5).
Примечание 1 Установка винтовых клеммников не требуется.С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно напрямую подключить двигатель к источнику питания.
Принцип действия
Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис. 2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления замены на быстродействующий. Скорость вращения валов задается заранее.
Примечание. Для оперативной регулировки скорости вращения электродвигателей подстроечные резисторы заменяют монтажным проводом с резисторами переменного сопротивления с указателями сопротивления, указанными на схеме.
Материалы и детали
Вам понадобится печатная плата размером 30×30 мм, изготовленная из листа стеклопластика, прослоенного с одной стороны толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиодеталей.
Процесс сборки
После скачивания архивного файла, размещенного в конце статьи, необходимо его распаковать и распечатать. На глянцевой бумаге распечатайте чертеж контроллера термокорки (файл TERMO2), а установочный чертеж (файл MONTAG2) – на белом листе офиса (формат А4).
Чертеж печатной платы приклеен к токопроводящим дорожкам на противоположной стороне печатной платы. Сформируйте отверстия по установке чертежа в посадочные места. Монтажный чертеж прикрепляется к печатной плате сухим клеем, отверстия должны совпадать. CT815 выполнен на транзисторе CT815. Для проверки необходимо временно соединить входы 1 и 2 монтажным проводом.
Любой из входов подключается к полюсу источника питания (в примере показаны 9-вольтовые батареи).Минус электроснабжения при этом зафиксирован за духовным центром. Важно помнить: черный провод «-» и красный «+».
Двигатели необходимо подключать к двум клеммным колодкам, также необходимо установить желаемую скорость. После успешных испытаний необходимо удалить временное подключение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный мотор-регулятор готов!
В архиве представлены необходимые схемы и чертежи для работы.Эмиттеры транзисторов отмечены красными стрелками.
Цепь двигателя постоянного тока работает на принципах импульсной модуляции и используется для изменения вращения двигателя постоянного тока на 12 вольт. Регулировка скорости вращения вала двигателя с использованием широтной и импульсной модуляции дает большую эффективность, чем при применении простого изменения постоянного напряжения двигателя, подаваемого на двигатель, хотя мы тоже рассматриваем эти схемы
Контроллер крена двигателя постоянного тока 12 вольт
Двигатель подключен цепочкой к полевому транзистору, который управляется импульсной модуляцией таймера NE555, выполненной на микросхеме, поэтому схема оказалась настолько простой.
ШИМ-регулятор реализован с использованием обычного генератора импульсов на нестабильном мультивибраторе, генерирующего импульсы с частотой 50 Гц и построенного на популярном таймере NE555. Сигналы, поступающие на мультивибратор, создают поле смещения на поле полевого транзистора. Длительность положительного импульса регулируется с помощью переменного сопротивления R2. Чем больше длительность положительного импульса полевого транзистора, поступающего на затвор, тем больше мощность подается на электродвигатель постоянного тока.Причем на обороте чем длительность импульса, тем слабее вращается электродвигатель. Эта схема отлично работает от АКБ на 12 вольт.
Регулировка оборотов двигателя постоянного тока 6 В
Скорость двигателя 6 В может регулироваться в диапазоне 5-95%
Контроллер крена двигателя на контроллере PIC
Регулировка оборотов в этой схеме достигается подачей напряжения импульсы к электродвигателю различной длительности. Для этих целей используются ШИМ (импульсные модуляторы).В этом случае широтно-импульсное регулирование обеспечивает микроконтроллер PIC. Для управления частотой вращения двигателя используются две кнопки SB1 и SB2, «больше» и «меньше». Меняйте скорость вращения только при нажатии кнопки запуска «Пуск». Длительность импульса изменяется в процентном отношении к периоду от 30 до 100%.
В качестве стабилизатора микроконтроллера PIC16F628A используется трехходовой стабилизатор KR1158Hen5B, имеющий малое падение «вход-выход» напряжения, всего около 0,6В. Максимальное входное напряжение – 30В.Все это позволяет применять двигатели с напряжением от 6В до 27В. В роли ключа питания используется составной транзистор CT829A, который желательно установить на радиатор.
Устройство собрано на печатной плате размером 61 х 52мм. Скачать выкройку печатной платы и файл прошивки можно выше. (См. Папку в архиве 027-EL. )
Необходимость регулировки управляющего напряжения Для питания мощных инерционных нагрузок у владельцев автомобилей и другой авто-мото техники возникает необходимость.Например, возникло желание плавно изменить яркость ламп освещения салона, габаритных огней, автомобильных фар или не удалось контролировать обороты вентилятора автомобильного кондиционера, а замены нет.
Сделать такое желание иногда нет возможности из-за большого тока потребления этими устройствами – при установке транзисторного регулятора напряжения , компенсационного или параметрического, на регулирующем транзисторе будет выделяться очень большая мощность, что потребует установки большого радиаторы или администрация.принудительное охлаждение с помощью небольшого вентилятора от компьютерных устройств.
Выход из положения заключается в использовании широтно-импульсной схемы управления мощными полевыми силовыми транзисторамиMOSFET. . Эти транзисторы могут коммутировать очень большие токи (до 160А и более) при напряжении на затворе 12-15 В. Сопротивление открытого транзистора очень мало, что позволяет значительно снизить рассеиваемую мощность. Цепи управления должны обеспечивать разницу напряжений между затвором и источником не менее 12… 15 В, иначе сильно увеличивается сопротивление канала и значительно возрастает дисперсионная способность, что может привести к перегреву транзистора и выходу его из строя. Для широтно-импульсных автомобильных низковольтных регуляторов выпускаются специализированные микросхемы, например U 6 080B … u6084b, L9610, L9611, которые содержат узел повышения выходного напряжения до 25-30 В при напряжении питания 7- 14 В, что позволяет включить выходной транзистор по схеме с общим стоком так, чтобы можно было подключать нагрузки с полным минусом, но достать их практически невозможно.Для большинства нагрузок, которые потребляют ток не более 10 А и не могут вызвать просадку бокового напряжения. простые схемы Без дополнительного узла повышения напряжения.
Первый ШИМ-стабилизатор собран на основе инверторов логической микросхемы kMopic. Схема представляет собой генератор прямоугольных импульсов на двух логических элементах, в котором постоянное время заряда и разряда конденсатора частоты изменяется отдельно, что позволяет изменять диоксичность выходных импульсов и величину действующего напряжения на нагрузке.
В схеме можно использовать любые инвертирующие КМОП-элементы, такие как К176ПУ2, К561ЛН1, а также любые элементы и, или нет, например К561Л7, К561L5 и им подобные, соответственно сгруппированные их входы. Полевой транзистор может быть любым из MOSFET, который поддерживает максимальный текущий ток, но желательно использовать транзистор с максимально возможным максимальным током, потому что он имеет меньшее сопротивление открытого канала, что снижает рассеиваемую мощность и позволяет использовать меньший ток. площадь радиатора.
Преимущество ШИМ-регулятора на микросхеме K561LN chip2 – простота и доступность элементов,
ограничения – Диапазон изменения выходного напряжения чуть меньше 100% и не может быть доработан с целью введения дополнительных режимов, таких как плавное автоматическое повышение или понижение напряжения на нагрузке , т.к. регулирование производится изменением сопротивления переменного резистора, а не изменением уровня управляющего напряжения.
Намного лучшие характеристики У второй схемы есть, но количество элементов в ней немного больше.
Регулировка действующего значения напряжения на нагрузке от 0 до 12 В производится изменением напряжения на управляющем входе с 8 до 12 В. Диапазон регулировки напряжения составляет почти 100%. Максимальный ток нагрузки полностью определяется типом силового полевого транзистора и может быть очень значительным. Поскольку выходное напряжение пропорционально входному напряжению, схему можно использовать как компонент системы регулирования, например, систему поддержания заданной температуры, если нагреватель используется в качестве нагрузки, и подключить датчик температуры к простейшему пропорциональному контроллеру. , выход которого подключен к управляющему входу устройства.Описанные устройства составляют основу асимметричного мультивибратора, но ШИМ-регулятор может быть построен на микросхеме ожидающего мультивибратора
.С микрокамером NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Его универсальность позволяет создавать самые разные самодельные устройства: от простого имитатора импульса с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема интеграции таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с импульсной регулировкой импульсов.
Схема и принцип его работы
С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышел на арену в качестве регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на его основе не требуют глубоких знаний электроники, они быстро и надежно работают.
Известно, что регулировать яркость светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение значений амплитуды постоянного тока через светодиод.У этого метода есть один существенный недостаток – низкая эффективность. Второй способ предполагает изменение ширины импульсов (дросселирования) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза. Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором представлена на рисунке. Он способен работать от 4,5 до 18 В, что говорит о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и всей светодиодной ленты.Диапазон регулировки яркости от 5 до 95%. Устройство представляет собой модифицированную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от емкости С1 и сопротивления R1, R2 и определяется по формуле: F = 1 / (LN2 * (R1 + 2 * R2) * C1), Гц
Принцип работы электронного регулятора яркости следующий. В момент подачи напряжения питания конденсатор в цепочке начинает заряжаться: + Upit – R2 – VD1 -R1 -C1 – -u Pete. Как только напряжение на нем достигнет уровня 2 / 3U PIT, внутренний транзистор таймера откроется и начнется процесс разряда.Разряд начинается с вершины C1, а затем по цепочке: R1 – VD2 -7 Выход IC – -U PIT. По достижении PIT 1 / 3U транзистор таймера закрывается, и C1 снова начинает набирать емкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выходе 3 прямоугольных импульса.
Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) длительности импульса на выходе таймера (выход 3), и, как следствие, уменьшает (увеличивает) среднее значение выходного сигнала.Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Загрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов входит в состав цепи потока VT1.
В данном случае установлен мощный MOSFET-транзистор с максимальным потоком стока 13a. Это позволяет контролировать светящуюся ленту длиной в несколько метров. Но с этим транзистором может потребоваться радиатор.
Блокирующий конденсатор C2 устраняет влияние помех, которые могут возникать в силовой цепи при моменте переключения таймера. Величина его емкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.
Место и детали сборки регулятора яркости
Печатная плата односторонняя имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на нем нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.
После сборки схема регулятора яркости не требует регулировки, а печатную плату легко изготовить своими руками.В плате, кроме быстродействующего резистора, используются SMD элементы.
- DA1 – IS NE555;
- VT1 – Полевой транзистор IRF7413;
- ВД1, ВД2 – 1Н4007;
- R1 – 50 ком, обрезанный;
- R2, R3 – 1 ком;
- C1 – 0,1 мкФ;
- C2 – 0,01 мкФ.
Транзистор VT1 должен быть бесшовным в зависимости от мощности нагрузки. Например, достаточно будет изменить яркость моноватного светодиода на биполярном транзисторе с максимально допустимым токосъемником 500 мА.
Регулировка яркости светодиодной ленты должна осуществляться от источника напряжения +12 В и совпадать с напряжением его питания. В идеале регулятор должен питаться от стабилизированного блока питания, специально предназначенного для ленты.
Нагрузка в виде отдельных мощных светодиодов питается по-разному. В данном случае источник питания Dimer выполняет роль стабилизатора тока (его еще называют драйвером светодиода). Его номинальный выходной ток должен соответствовать току последовательно включенных светодиодов.
Читать так же
Отрегулировать значения напряжения блока питания можно с помощью регуляторов широтной и импульсной модуляции. Преимущество этой настройки в том, что выходной транзистор работает в ключевом режиме и может находиться только в двух состояниях – открытом или закрытом, что исключает его перегрев, что означает использование большого радиатора и, как следствие, снижение затрат на электроэнергию.
На VT1 и VT2 сконструирован мультивибратор с регулируемой длительностью импульсов.Частота слежения составляет около 7 кГц. Из резервуара второго транзистора импульсы поступают на мощный ключевой транзистор MOSFET N302AP, который управляет подключенной нагрузкой. Разнообразие варьируется в зависимости от урезанного сопротивления R4. При крайнем левом положении этого сопротивления см. Верхний рисунок импульсов на узком выходе, что указывает на минимальную выходную мощность. В крайнем правом положении устройство работает на максимальной мощности.
В качестве нагрузки к регулятору можно подключить лампы накаливания (в том числе 12 вольт), электродвигатели постоянного тока и даже регулировать ток в зарядном устройстве.
Конструкция очень простая и при правильной установке сразу приступаем к работе. В качестве управляющего ключа, как и в предыдущем случае, применен мощный полевой N-канальный транзистор.
Если вдруг настроить напряжение на нагрузке, один из контактов которой подключен к «массе» (такое бывает в автомобиле), то схема, на которой питание блока питания подключено к блоку питания Полюсный транзистор, а нагрузка подключена к истоку.
Для регулирования частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно используется резистор, который включается последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а главное не позволяет плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности в несколько десятков Ом непросто). И главный недостаток такого метода в том, что иногда ротор останавливается при понижении напряжения питания.
Регулировочные шайбы , о которых пойдет речь в этой статье, позволяют осуществлять плавную регулировку оборотов без вышеперечисленных недостатков. Кроме того, с помощью ШИМ-регуляторов можно регулировать яркость ламп накаливания.
На рисунке 1 показана схема одного из этих Shim-регуляторов . Полевой транзистор VT1 представляет собой генератор напряжения на опилках (с частотой повторения 150 Гц), а операционный усилитель на микросхеме DA1 работает как компаратор, формирующий сигнал ШИМ на основе транзистора VT2.Частота вращения регулируется переменным резистором R5, изменяющим ширину импульсов. Благодаря тому, что их амплитуда равна силовому напряжению, электродвигатель не будет «тормозить», а кроме того, можно добиться более медленного вращения, чем в обычном режиме.
Схема ШИМ регуляторов на рис. 2 аналогична предыдущей, но задающий генератор здесь выполнен на операционном усилителе (ОУ) DA1. Этот OU работает как генератор треугольных импульсов напряжения с частотой повторения 500 Гц.Переменный резистор R7 позволяет плавно регулировать вращение.
На рис.3. Представлена очень интересная схема Регулятора. Это ШИМ-регулятор Сделан на интегральном таймере NE555 . Уточняющий генератор имеет частоту повторения 500 Гц. Длительность импульса, а, следовательно, и частота вращения ротора электродвигателя можно регулировать в диапазоне от 2 до 98% от периода следования. Выход генератора ШИМ-регулятор на таймере NE555 Подключен к усилителю тока, выполненному на транзисторе VT1 и фактически управляет электродвигателем М1.
Основным недостатком рассмотренных выше схем является отсутствие элементов стабилизации частоты вращения вала при изменении нагрузки. Но следующая схема изображена на рис.4. Поможет решить эту проблему.
ШИМ-регулятор, как и большинство аналогичных устройств, имеет специфический треугольный генератор напряжения (частота повторения 2 кГц), выполненный на DA1.1.DA1.2, компаратор на Da1.3, электронный ключ на транзисторе VT1, а также в качестве импульсного регулятора останова, а по сути – частоты вращения электродвигателя – R6.Особенностью схемы является наличие положительной обратной связи посредством резисторов R12, R11, диода VD1, конденсатора С2 и Da1.4, что обеспечивает постоянную частоту вращения вала двигателя при изменении нагрузки. При подключении ШИМ-регулятора К конкретному электродвигателю с помощью резистора R12 регулируется глубина ПИТ, при которой частота вращения не возникает при увеличении или уменьшении нагрузки на валу двигателя.
Элементная база. В схемах, приведенных в статье, могут быть использованы следующие аналоги деталей: транзистор СТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или как вариант на 2N2646; Кт817б – кт815, кт805; Микросхема К140уд7 на К140УД6, либо CR544UD1, TL071, TL081; таймер NE555 на C555, или kr1006vi1; Микросхема TL074 на TL064 или TL084, LM324.При необходимости подключения к ШИМ-стабилизатору более мощный ключевой транзистор нагрузки КТ817 необходимо заменить на более мощный полевой транзистор, как вариант, IRF3905 или аналогичный. Этот транзистор способен пропускать токи до 50А.
В прошлом уроке мы познакомились с микросхемой К561ИЕ8, которая содержит десятичный счетчик и десятичный декодер в одном корпусе, а также микросхемой К176ИД2, содержащей декодер, предназначенный для работы с семисегментными индикаторами.Существуют микросхемы К176ИЕЗ и К176ИЕ4, содержащие счетчик и декодер, предназначенные для работы с семисегментным индикатором. Микросхемы имеют одинаковые распиновки и корпуса (показаны на рис. 1А и 1Б на примере микросхемы К176ИЕ4), разница в том, что К176ИЕЗ считает до 6, а К176ИЕ4 до 10. Микросхемы предназначены для электронных часов, поэтому K176IEZ считает до 6, например, если вам нужно считать десятки минут или секунд. Кроме того, обе микросхемы имеют дополнительный вывод (вывод 3).В микросхеме К176ИЕ4 на этом выводе появляется единица в момент, когда его счетчик переходит в состояние «4». А в микросхеме К176ИЕЗ на этом выходе появляется единица в момент, когда счетчик считает до 2. Таким образом, наличие этих выводов дает возможность построить тактовый счетчик, считающий до 24. Рассмотрим микросхему К176ИЕ4 (рис. 1А и 1Б). На вход «С» (вывод 4) подаются импульсы, которые микросхема должна считывать и отображать их количество в семисегментном виде на цифровом индикаторе.Вход «R» (вывод 5) используется для обнуления счетчика микросхемы. При наложении на него логической единицы счетчик переходит в нулевое состояние, а на индикаторе, подключенном к выходу декодера микросхемы, будет отображаться цифра «0», выраженная в семисегментном виде (см. Урок №9). Счетчик микросхемы имеет вывод переноса «P» (вывод 2). Микросхема считает до 10 на этом выводе, логическая единица. Как только микросхема достигает 10 (на ее вход «С» приходит десятый импульс), она автоматически возвращается в нулевое состояние, и в этот момент (между спадом 9-го импульса и фронтом 10-го) возникает отрицательный импульс. образуется на выходе «П» (нулевое падение).Наличие этого выхода “P” дает возможность использовать микросхему в качестве делителя частоты на 10, поскольку частота импульсов на этом выходе будет в 10 раз ниже частоты импульсов, поступающих на вход “C” ( каждые 10 импульсов на входе «C», – на выходе «P» дает один импульс). Но основное назначение этого выхода («П») – организация многоразрядного счетчика. Еще один вход «S» (вывод 6), нужен для выбора типа индикатора, с которым будет работать микросхема.Если это светодиодный индикатор с общим катодом (см. Урок №9), то для работы с ним нужно на этот вход подать логический ноль. Если индикатор с общим анодом, нужно поставить блок. Выходы «A-G» служат для управления сегментами светодиодного индикатора, они подключены к соответствующим входам семисегментного индикатора. Микросхема K176IEZ работает так же, как и K176IE4, но считает только до 6, и на ее выводе 3 появляется единица, когда ее счетчик считает до 2.В остальном микросхема не отличается от К176ИЕЗ. Для изучения микросхемы К176ИЕ4 соберите схему, показанную на рисунке 2. На микросхеме Д1 (К561ЛЕ5 или К176ЛЕ5) построен формирователь импульсов. После каждого нажатия и отпускания кнопки S1 на ее выходе (на выводе 3 D1.1) генерируется один импульс. Эти импульсы поступают на вход «С» микросхемы Д2 – К176ИЕ4. Кнопка S2 служит для подачи единственного логического уровня на вход «R» D2, чтобы перевести, таким образом, счетчик микросхемы в нулевое положение. К выходам A-G Chips D2 подключен светодиодный индикатор h2. В этом случае используется индикатор с общим анодом, поэтому для зажигания его сегментов на соответствующих выводах D2 должны быть нули. Для перевода микросхемы D2 в режим работы с такими индикаторами на ее вход S (вывод 6) подается блок. С помощью вольтметра Р1 (тестер, мультиметр, включенный в режим измерения напряжения) можно наблюдать изменение логических уровней на передаточном выходе (вывод 2) и на выходе «4» (вывод 3). Установите D2 на ноль (нажмите и отпустите S2). Индикатор h2 покажет цифру «О». Затем, нажав кнопку S1, проследите за работой счетчика от «0-го до« 9 », и в следующий раз, когда он будет нажат, он вернется к« 0 ». Затем установите датчик устройства P1 на контакт 3 из D2 и нажмите S1. Сначала пока счет от нуля до трех на этом выходе будет ноль, а с появлением цифры «4» – на этом выходе будет единица (прибор P1 покажет напряжение, близкое к напряжению питания. ). Попробуйте соединить выводы 3 и 5 микросхемы D2 вместе с помощью отрезка монтажного провода (на схеме показано пунктирной линией). Теперь счетчик, достигнув нуля, будет считать только до «4». То есть показания индикатора будут «0», «1», «2», «3» и снова «0», а затем по кругу. Контакт 3 позволяет ограничить количество чипов до четырех. Поместите датчик P1 на контакт 2 D2. Все время прибор будет показывать единицу, но после 9-го импульса, в момент прихода 10-го импульса и перехода в ноль уровень здесь упадет до нуля, а затем, после десятого, снова станет единицей. .Используя этот вывод (выход P), можно организовать многозначный счетчик. На рис. 3 представлена схема двузначного счетчика, построенного на двух микросхемах К176ИЕ4. Импульсы на вход этого счетчика поступают с выхода мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2 микросхемы К561ЛЕ5 (или К176ЛЕ5). Счетчик на D2 считает единицы импульсов, и после каждых десяти импульсов, полученных на его входе «C», один импульс появляется на его выходе «P». Второй счетчик – D3 считает эти импульсы (поступающие с выхода «P» счетчика D2), а его индикатор показывает десятки импульсов, поступивших на вход D2 с выхода мультивибратора. Таким образом, этот двузначный счетчик ведет отсчет от «00» до «99» и обнуляется при поступлении сотого импульса. Если нам нужно, чтобы этот двузначный счетчик считал до 39 дюймов (обращается в ноль с приходом 40-го импульса), нам нужно подключить вывод 3-D3 с помощью проводки к 5 из обоих подключенных счетчиков. Теперь, когда закончится третья дюжина входных импульсов, блок с вывода 3 -D3 перейдет на входы “R” обоих счетчиков и установит их на ноль. Для изучения микросхемы К176ИЕЗ соберите схему, показанную на рисунке 4. Схема такая же, как на рисунке 2. Разница в том, что микросхема будет считать от «О» до «5», а при приходе 6-го импульса перейдет в нулевое состояние. На выводе 3 при поступлении второго импульса на вход появится единица. Импульс переноса на выводе 2 появится с приходом 6-го входного импульса. Пока считает до 5, на выводе 2 – единица, с приходом 6-го импульса в момент перехода в ноль – логический ноль. Используя две микросхемы K176IEZ и K176IE4, вы можете построить счетчик, аналогичный тому, который используется в электронных часах для подсчета секунд или минут, то есть счетчик, который считает до 60.На рисунке 5 представлена схема такого счетчика. Схема такая же, как на рисунке 3, но разница в том, что K176IEZ используется вместе с K176IE4 в качестве микросхемы D3. А эта микросхема считает до 6, а значит, количество десятков будет 6. Счетчик отсчитает от «00» до «59», а с приходом 60-го импульса обнулится. Если сопротивление резистора R1 выбрано таким, чтобы импульсы на выходе D1.2 следовали с периодом в одну секунду, то можно получить секундомер, который работает до одной минуты. Из этих микросхем построить электронные часы несложно. Это будет нашим следующим мероприятием. Радиоконструктор 2000
|
Самодельная зарядка ноутбука. Питание ноута от бортовой сети автомобиля – самодельный преобразователь. Типы существующих зарядных устройств
Ноутбук, несомненно, необходимое устройство, но проблема в том, что его аккумулятор не позволяет работать с ним в автономном режиме более 2 – 3 часов.
Следовательно, будет логичным переехать на автомобиле для питания и подзарядки ноутбука от бортовой сети автомобиля.Но, к сожалению, большинство ноутбуков работают от 19 вольт, а не от 12 вольт.
Вот варианты немного … Решением этой проблемы может служить автомобильный адаптер для ноутбука своими руками В виде преобразователя постоянного напряжения (DC – DC), повышающего напряжение аккумулятора с 12 до 19 вольт.
На сегодняшний день существует множество электрических схем преобразователей постоянного тока, изменяющих соотношение сопротивлений измерительного делителя напряжения. которое можно получить при различных значениях выходного напряжения, почти от нуля до 50 В.
Описание адаптера ноутбука
Этот автомобильный адаптер для ноутбука может работать от 10 до 15 В, а на выходе может обеспечить 19 В при токе нагрузки до 2,5 ампер. В адаптере также присутствует защита электрической цепи от понижения входного напряжения. менее 10 В и от перегрузки на выходе.
Контроллер сигналов для различных скважин выполнен на специальной микросхеме UC3843 (A2). Электрическая схема автомобильного адаптера практически стандартная.Выходные сигналы поступают на затвор мощного ключевого полевого транзистора VT1. Преобразование выполняется с частотой около 50 кГц. Напряжение накачки. Выполняется на L1. Выпрямительный адаптер выполнен на диоде Шоттки VD5. Пульсация сглаживает сначала C10, после фильтра от 2 индуктивностей L2 и L3 и 2 конденсаторов C9 и C8.
Величина выходного напряжения. Автомобильный адаптер ноутбука определяется сопротивлениями R11-R12. Они создают делитель напряжения, соотношение плеч которого должно быть таким, как с соседним напряжением.На выходе, на контакте 2 А2 было напряжение 2,5 В при значениях схемы адаптера сопротивления R11 и R12, выходное напряжение будет постоянно на уровне 18,75 В.
Поскольку экземпляры резисторов, как правило, имеют несоответствия номиналов, то при настройке типоразмера R11 (а может и R12) необходимо выбирать такой, чтобы на выходе было 19 В. Это можно проводить, в том числе Параллельно. с сопротивлением дополнительных резисторов значительно большей величины.На печатной плате Адаптер ноутбука предоставляет для них место. В том числе резисторы Paparallel R11 уменьшаем выходное напряжение, а Parallel R12 – увеличиваем выходное напряжение.
Катушки собраны собраны своими руками на кольцах из феррита. Катушка L1 выполнена на ферритовом кольце диаметром 23 миллиметра. Имеет 60 витков провода ПЭВ 0,61. Катушки L2 и L3 собраны на ферритовых кольцах диаметром 16 мм. У них 120 витков провода ПЭВ 0.43.
Катушки L1-L3 расположены вертикально. Вначале они стоят на собственных выводах, а по окончании регулировки крепятся герметиком. Все емкости должны быть рассчитаны на напряжение более 25 В. Диоды 1N4148 можно заменить на КД522. Диод 1N4007 можно заменить на КД209 или полностью удалить из схемы, но в этом случае с неправильной полярностью входного напряжения. Электрическая цепь может сгореть раньше предохранителя FS1.
19.02.2013
Если статья оказалась полезной, возникли вопросы или не согласны с этой статьей – просьба.Спасибо.
Наконец-то дошли руки рассмотреть вопрос: как заряжать наши любимые игрушки, такие как телефон, фотоаппарат, MP3 плееры в крайнем случае, когда нет оригинального зарядного устройства?
Сразу хочу оговориться, что я не шаман и не Кашпировский, с батареей не справился силой мысли и поэтому сразу говорю: для зарядки в любом случае потребуется другой источник электроэнергии Энергия напряжение на выходе больше, чем напряжение аккумулятора * Откуда мы будем качать энергию в аккумулятор нашего устройства.
* Можно конечно зарядить источник, у которого напряжение меньше, но для этого вам понадобится преобразователь, который будет увеличивать напряжение – этот вариант также будет рассмотрен в этой статье.
ВНИМАНИЕ : Неправильная зарядка и работа аккумуляторов может привести к полному выходу из строя аккумулятора (устройств), значительной потере емкости, взрыву и т.д. и т.п. Статья написана исключительно в информационных целях. НЕ ПОВТОРЯТЬ!!!
Чаще всего в мобильных устройствах (ноутбуках, мобильных телефонах, КПК и др.) Применяются литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы.Это связано с их преимуществами по сравнению с ранее использовавшимися никель-металлогидридными (NI-MH) и никель-кадмиевыми (Ni-CD) батареями.
Я не буду описывать устройство и принцип работы этого типа аккумуляторов, т.к. в интернете есть полные описания. Вы хотели отметить только один момент:
Литий-ионные коммерческие аккумуляторные батареи имеют самую передовую защиту среди всех типов батарей. Как правило, в схеме защиты Li-Ion аккумуляторов используется ключ на полевом транзисторе, который при 4.Аккумулятор достигает 30 напряжения на элементе, размыкается и тем самым прерывается процесс зарядки. Кроме того, имеющийся тепловой шов при нагреве аккумулятора до 90 ° C отключает цепь его нагрузки, обеспечивая тем самым ее тепловую защиту. Но это еще не все. Некоторые батареи имеют переключатель, который срабатывает при достижении внутри корпуса порогового уровня давления, равного 1034 кПа (10,5 кг / м 2), и размыкает цепь нагрузки. Существует как схема защиты от глубокого разряда, которая контролирует напряжение аккумулятора и размыкает цепь нагрузки, если напряжение снижается до 2.5 В в элементе.
Итак, начнем с самого простого:
Самый простой способ: Используйте другое зарядное устройство с аналогичными характеристиками. Здесь мы можем столкнуться со следующими трудностями:
- Несогласованные соединители
Эта проблема легко решается в устройствах с круглым разъемом и намного сложнее с плоскими разъемами.
Рассмотрим подробнее указанный способ из практической части:
Итак: по условиям задачи у нас есть телефон, зарядное устройство от другой модели, разъём которого не подходит
Телефон без зарядного устройства | Зарядное устройство от другой модели |
Характеристики аккумулятора примерно совпадают, отсюда можно сделать вывод: зарядное устройство должно подходить для зарядки телефона без зарядного устройства | Нам понадобятся: 2 небольших куска проволоки и трубка из изоляционного материала (например, кусок трубки от стержня шариковой ручки или кусок изоляции от провода подходящего диаметра) с внешним диаметром примерно подходит под диаметр на входе телефонного разъема |
В этом примере я использовал отрезок трубки от стержня шариковой ручки.Как видите, с помощью несложных манипуляций мне удалось зарядить телефон Motorola с помощью зарядного устройства Nokia
.1) вставляем провода в телефонный разъем
2) Подсоедините вторые концы проводов к разъему от зарядного устройства
Задача выполнена, пошла зарядка
шт. Через несколько часов телефон показал 100% зарядку.
Настроить телефон там, где входной разъем не круглый, гораздо сложнее, но во многих случаях указанный способ также работает. О том, как это случилось со мной чуть позже …
Рассмотрим второй случай, который также легко решается, как и в первом случае: Требуется ноутбук, в В районе много зарядки от ноутбуков, но разъемы не подходят ..
Здесь во многих случаях даже проще, чем с телефонами. Практически все ноутбуки (по крайней мере те ноутбуки, которые мне встречались) имеют разъем круглого сечения
В таблице несколько типов разъемов, которые мне попадались:
1) Основное отличие разъемов этого типа – диаметр центрального контакта, который варьируется от 1.От 6 до 2,5 мм. | 2) | 3) | 4) |
Рассмотрим вариант: Вариант 1 и самая простая ситуация: диаметр центрального контакта на ноутбуке меньше диаметра на зарядном устройстве. В этом случае зарядное устройство будет свободно вставляться в разъем ноутбука, однако зарядки не будет, т.к. не будет контакта. В этом случае проблема решается элементарно: из тонкого многожильного провода берется несколько жил, вставляется внутрь отверстия на разъеме, который идет от БП и подключается к ноутбуку.Если выходные характеристики БП подходят вашему ноуту, зарядка пойдет сразу.
Жилы от проводов, вставленных в разъем
Важно: Необходимо отслеживать температуру на разъеме подключения БП к ноутбуку, т.к. при плохом контакте может возникнуть перегрев, который может привести к поломке разъема на ноутбуке, тогда он будет потребуется ремонт с разборкой ноутбука.
В случае нагрева разъема из-за плохого контакта, следует прибавить количество жил, попавших в разъем.
Второй важный момент: необходимо обратить внимание на правильную полярность, полярность подключения обычно указывается и на ноуте, и на зарядном устройстве, как правило «+» – центральный вывод, но могут быть исключения , так что лучше сдержать
Еще один простой способ определить полярность подключения для конкретной модели, если есть под рукой Интернет, вы запрашиваете поисковую систему например для вашего ноутбука Я нашел много фотографий при запросе: « Toshiba Satellite Charger Pictures»
А еще, хотелось дополнительно обратить внимание на один момент, обычно наклейка ноутбука с параметрами, которые требуются от зарядного устройства, например, такая табличка:
тех.В этом случае требуется зарядное устройство с напряжением на розетке 19 вольт и выходным током не менее 3,16а.
Для зарядки более критично выходное напряжение, хотя допускается небольшой разброс, по практике скажу, что испытанный ноутбук вполне нормально работал и заряжался при нижнем значении напряжения 16 вольт и верхнем пределе, который я проверил 22 вольт.
Что касается выходного тока с БП, то обычно указывается максимальный параметр, т.е.е. Если только заряды не включая ноутбук, то показатель может быть в 2-3 раза ниже.
По всем параметрам скоро проведу доп замеры и опубликую.
Рассмотрим аналогичный корпус, только с другой стороны, диаметр центрального провода на зарядном устройстве меньше диаметра центрального провода на ноутбуке.
В данном случае поступаем так же, как и с телефоном в самом начале, находим подходящую трубку и с помощью отрезков проводов с переходником все это будет выглядеть примерно так, как на картинках ниже
Поле для фантазий не ограничено, мне хватило 2-х проводов и пустого стержня от гелиевой ручки:
Несложных манипуляций получаем примерно такую конструкцию:
который вставляем в разъем ноутбука
Если прижать провода к столу например скотчем и не перемещать ноутбук, можно не только заряжать, но даже работать до тех пор, пока ноутбук не зарядится 🙂
Итак, мы рассмотрели самые простые способы. Когда по условиям есть практически все необходимое (подходящее под параметры зарядного устройства), нам оставалось лишь адаптировать разъемы.
Давайте постепенно перейдем к более сложным условиям.
Рассмотрим ситуации, когда аккумулятор придется снимать для зарядки.
Имея в распоряжении внешнее зарядное устройство, вы можете легко заряжать аккумуляторы многих устройств.
Например, у меня на руках девайс:
Смотрим характеристики
Как видим, диапазон выходных напряжений достаточно большой от 4,2 до 8,4 вольт
Первая задача: определить полярность на клеммах, которую можно решить разными способами
Второе задание: присоединить клеммы зарядного устройства к клеммам аккумуляторной батареи
Здесь рассматривается пример следующей батареи:
Например, я использовал кусок картона, два провода и кусок ленты, которыми обмотал контакты, прикрепленные на картоне, вокруг батареи:
Светящийся красный светодиод в этом примере означает, что идет процесс зарядки
Если статья оказалась полезной, возникли вопросы или не согласны с этой статьей – просьба.Спасибо.
Как говорится: чтобы победить врага нужно знать его изнутри)
попробуем зарядить аккумулятор ноутбука без зарядного устройства. Поискав информацию о аккумуляторном устройстве и ничего не обнаружив, я решил разобрать аккумуляторный блок. Посмотрим, из чего он состоит:
Аккумулятор для ноутбука Toshiba Satellite
Посмотрим, что за зверь 🙂
Как видно из характеристики, напряжение равно 10.8 вольт, емкость 4 часа, т.е. теоретически реально зарядить от автомобильного аккумулятора 12 вольт напряжением
Как видно на фото, аккумуляторный блок сначала состоит из 6 отдельных элементов, которые параллельны параллельно, а в результате 3 элемента соединены последовательно.
Самое сложное – разобраться в сложной схеме, которая вплетена в электронику. те. Вопрос в том, какие провода подключать к аккумулятору, чтобы не превратился в кирпич, а к плюсу кроме зарядки?
Вот он сам разъем, куда и попробовать дать ток для обеспечения заряда аккумулятора
Безопасный, но долгий и утомительный способ – заряжать каждую пару элементов по отдельности, не требуется исчезать, не обязательно исчезать, нужен источник напряжения от 4 до 8 вольт и желательно использовать балласт, вы можете использовать любое зарядное устройство для литиевых аккумуляторов.
А хотелось поскорее запустить:
На первом месте
- Мне нужно зарядить ноутбук, но зарядка сломалась *
Наверное, самый лучший совет: отремонтируйте зарядку или купите аналогичный, но исправный
На втором месте:
- Требуется зарядка ноутбука – стационарного компьютера *
К сожалению блок питания выдает стабилизированные 12 В, 5 В, есть и другие напряжения, но 12 вольт недостаточно для зарядки ноутбука
Тут можно рассмотреть вариант или залезть внутрь блока питания и приступить к пропусканию выходного напряжения, также можно собрать преобразователь из 12 например 19 вольт (может ближе к зиме попробую на практике и обязательно поделюсь результаты) или используя напряжение 5 В.Балластный резистор заряжает элементы отдельно, как описано в последнем случае.
- Есть: устройство, которое нужно зарядить, заряжается от другого устройства, подходящего по характеристикам, но не подходящего к разъему.
Ниже приведен способ временного восстановления оторванного провода от зарядного устройства
Современному человеку сложно обойтись без компьютера. Сегодня люди не расстаются с электроникой даже в ванной.Что тут говорить о дальних поездках, в которых нужно смотреть на ноутбуке прогноз погоды, дорожную карту и привычку быть на связи в соцсетях. Плохо, что аккумуляторов ноутбука не хватает больше часа, а воткнуть в гнездо прикуривателя невозможно. Для питания ноутбука или нетбука требуется напряжение 19 В, при токе 4-5 А.
Придется собрать повышающий преобразователь с 12 до 19 вольт. Поскольку максимальный ток нагрузки достигает 5 А, то маломощный умножитель напряжения не годится.Ровно мощный индуктивный импульсный преобразователь 12/19 В , например, собранный по следующей схеме, нужен для питания ноутбука.
Детали адаптера
Сердцем преобразователя является микросхема КР1006В1. . Частота переключения 40 кГц этого регистра RS устанавливает конденсатор C3. В схеме есть защита от понижения входного напряжения. Потому что если оно упадет ниже 9 В, то дроссель, стремясь сохранить заданное выходное напряжение, будет работать на пределе, в то время как по ключу питания VT2 протекает аварийный большой ток.
Также есть защита от повышения напряжения на выходе более 25 В. Аномальное повышение напряжения может наблюдаться при обрыве линии обратной связи в схеме. Что для ноутбука малая волна, а для преобразователя губительна.
Дроссельная заслонка Л. 1 Индуктивность 25 мкГн должна быть нанесена независимо на тороидальный магнитопровод размера TN27 / 15/11. Такая катушка, как на фото, покрытая пластиковой оболочкой желтого цвета, имеется в любом компьютерном блоке питания.
Вам нужно вывернуть всего 9 витков по 25 мкг, используя указанную катушку диаметром 27 мм. Для намотки отлично подойдет провод ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Он должен быть равномерно распределен по магнитному трубопроводу.
Для выпрямления импульсного выходного напряжения необходимо диод shry ВД. 2 и электролитический конденсатор С5. Емкость 100-220 мкФ. От неисправного блока питания компьютера можно позаимствовать сборку из двух диодов тактов MBR4045PT, в которых они включены параллельно.Это очень мощная сборка, рассчитанная на ток до 40 А при низком напряжении до 45 В, поэтому прописанные диоды при работе передатчика для ноутбука никогда не будут греться.
В выходном ключе преобразователя для обеспечения тока большой мощности необходимо мощное поле транзистор Вт 2 , как на схеме, или можно снять T60N02R с материнской платы.
Все остальные детали адаптера для ноутбука также могут быть заменены на отечественные или импортные аналоги.
Настройка преобразователя
Для проверки выхода преобразователя необходимо подключить группы резисторов, собранных в количестве 5 Ом и мощностью не ниже 50 Вт. Теперь вы можете проверить, выдерживает ли схема напряжение в диапазоне 17-20. В при токе нагрузки 4-5 А.
После такой настройки через адаптер большинство ЖК-мониторов с питанием от 19 вольт будут подключены. В случае организации кинотеатра в машине.
Строительное устройство
Готовое устройство для станка удобно расположить в корпусе от неисправного блока питания компьютера.Большинство элементов разместили на своей печатной плате. Поскольку исток полевого транзистора VT2 также является его корпусом, его следует изолировать слюдяной или синтетической пленкой при установке на радиатор.
При полной нагрузке транзистор на радиаторе нагревается. Охлаждение можно усилить с помощью вентилятора в компьютерном блоке.
