Генератор на базе таймера NE555
Микросхема интегрального таймера 555 была разработана 44 года назад, в 1971 году и до сих пор популярна. Пожалуй, ещё ни одна микросхема так долго не служила людям. Чего только на ней не собирали, даже поговаривают, что номер 555 — это число вариантов её применения 🙂 Одно из классических применений 555 таймера — регулируемый генератор прямоугольных импульсов.В этом обзоре будет описание генератора, конкретное применение будет в следующий раз.
Плату прислали запечатанной в антистатический пакетик, но микросхема очень дубовая и статикой её так просто не убить.
Качество монтажа нормальное, флюс не отмыт
Схема генератора стандартная для получения скважности импульсов ≤2
Даташит NE555
Красный светодиод подключен на выход генератора и при малой выходной частоте — мигает.
По китайской традиции, производитель забыл поставить ограничивающий резистор последовательно с верхним подстроечником. По спецификации, он должен быть не менее 1кОм, чтобы не перегружать внутренний ключ микросхемы, однако, реально схема работает и при меньшем сопротивлении — вплоть до 200 Ом, при котором происходит срыв генерации. Добавить ограничивающий резистор на плату затруднительно из-за особенности разводки печатной платы.
Диапазон рабочих частот выбирается установленной перемычной в одной из четырёх позиций
Частоты продавец указал неверно.
Реально измеренные частоты генератора при питающем напряжении 12В
1 — от 0,5Гц до 50Гц
3 — от 650Гц до 65кГц
4 — от 50кГц до 600кГц
On-Line расчёт цепей генератора (примерный)
Нижний резистор (по схеме) задаёт длительность паузы импульса, верхний резистор задаёт период следования импульсов.
Напряжение питания 4,5-16В, максимальная нагрузка на выходе — 200мА
Стабильность выходных импульсов на 2 и 3 диапазонах невысока из-за применения конденсаторов из сегнетоэлектрической керамики типа Y5V — частота сильно уползает не только при изменении температуры, но даже при изменении питающего напряжения (причём в разы). Рисовать графики не стал, просто поверьте на слово.
На остальных диапазонах стабильность импульсов приемлемая.
Вот что он выдаёт на 1 диапазоне
На максимальном сопротивлении подстроечников
В режиме меандр (верхний 300 Ом, нижний на максимуме)
В режиме максимальной частоты (верхний 300 Ом, нижний на минимум)
В режиме минимальной скважности импульсов (верхний подстроечник на максимуме, нижний на минимуме)
Для китайских производителей: добавьте ограничивающий резистор 300-390 Ом, замените керамический конденсатор 6,8мкФ на электролитический 2,2мкФ/50В, и замените конденсатор 0,1мкФ Y5V на более качественный 47нФ X5R (X7R)
Вот готовая доработанная схема
Себе генератор не переделывал, т.к. указанные недостатки для моего применения не критичны.
Вывод: полезность устройства выясняется, когда какая-либо Ваша самоделка потребует подать на неё импульсы 🙂
Продолжение начатой темы применения таймера NE555
Пример №7 — Простой генератор прямоугольных импульсов на NE555
В момент включения схемы, конденсатор C1 разряжен и на выходе 3 таймера NE555 находится высокий уровень. Затем конденсатор C1 через резистор R1 начинает постепенно заряжаться.
В момент, когда потенциал на конденсаторе, и соответственно на выводе 6 (стоп) таймера, достигнет примерно 2/3 напряжения питания, сигнал на выводе 3 переключится на низкий уровень. Теперь конденсатор через сопротивление R1 начинает разряжаться. Когда уровень напряжения на входе 2 (запуск) упадет до 1/3 Uпит., на выходе снова будет высокий уровень. И процесс повторится снова.
Если к выходу добавить еще RC-цепь (выделено красным цветом), то выходной сигнал по форме будет приближен к синусоиде.
Пример №8 — Генератор высокой частоты на NE555
Для таймера NE555 – частота в 360кГц является максимальной, поскольку при увеличении ее, работа схемы становится нестабильной.
Микросхемы UA741, LM324, LM393, LM339, NE555, LM358Пример №9 — Генератор низкой частоты на NE555
Генератор низкой частоты по сути своей являются таймером времени. Увеличивая емкость электролитического конденсатора можно растянуть временной интервал. При интервале более 30 минут, показания схемы будут неточными.
Пример №10 — Регулируемый генератор прямоугольных импульсов на NE555
Данная схема позволяет устанавливать на выходе таймера необходимую частоту генератора в пределах от 1 Гц до 100 кГц.
Пример №11 — Одновибратор на NE555
При подаче питания на схему одновибратора, на выводе 3 таймера NE555 будет низкий уровень. Запуск одновибратора происходит в момент подачи отрицательного импульса на вход 2 (запуск), при этом на его выходе будет высокий уровень в течение времени определяемое значениями R1 и C1.
Следует иметь в виду, что запускающий импульс должен быть короче выходного. Если же входной сигнал будет дольше, то пока на входе низкий уровень на выходе все время будет высокий. Подробнее о работе одновибратора на 555 таймере читайте здесь.
Пример №12 — Генератор, управляемый напряжением (ГУН) на NE555
Данный генератор иногда называют преобразователь частоты напряжением, так как частота может быть изменена путем изменения входного напряжения.
Как известно вывод 5 таймера 555 предназначен для управления длительностью импульсов на выходе путем подачи на него напряжения, которое должно составлять 2/3 от Uпит. При увеличении управляющего напряжения, увеличивается время заряда/разряда конденсатора и как следствие уменьшается частота на выходе генератора.
Источник: «Применение микросхемы 555», Колин М.
Генератор высокого напряжения на NE555
РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Генераторы >Генератор высокого напряжения на NE555
На просторах интернета очень много схем посвящено данной тематике и подобным конструкциям. Как правило они не лишены одного своего серьёзного недостатка: все они не имеют системы защиты от обратного напряжения. В большинстве случаев это приводит к печальным последствиям: выгоранию выходных транзисторов и пробою таймера NE555.
Испытывая одну из подобных конструкций я сам спалил пару микросхем NE555 и несколько выходных ключей. Тогда и возникла идея доработки данной схемы и добавления простейшей, но надежной защиты. После проведённой доработки больше при работе не возникало никаких проблем и не сгорело ни одного элемента. Итак, рассмотрим работу устройства подробнее.
Основу данной схемы составляет генератор прямоугольных импульсов на интегральном таймере NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1). Частота генератора задаётся цепочкой R1-R2-C1. При данных номиналах частота генератора составляет приблизительно 30 килогерц. С выхода генератора через токоограничительный резистор R3 выходной сигнал поступает на вход составного транзистора Т1-Т2. В коллектор транзистора Т2 включена первичная обмотка повышающего выходного трансформатора. Диод VD1 служит для защиты устройства от броска обратного напряжения при закрытии транзистора. Супрессорный диод VD2 защищает транзистор Т2 от пробоя и выбирается по максимальному напряжению коллектор-эмиттер Т2. Супрессорный диод VD3 защищает микросхему DD1 от пробоя. Так как максимальное напряжение питания микросхемы составляет 15 вольт, супрессорный диод следует выбрать на напряжение открывания не более этого значения (или немного превышающим). При работе на вторичной обмотке трансформатора напряжение приблизительно 5-6 киловольт. Это напряжение поступает на вход умножителя УН-9/27. С выхода данного умножителя и снимается высокое напряжение.
Таким образом доработка схемы заключается в установке диода VD1 и супрессорных диодов VD2 и VD3. Несмотря на всю простоту защиты, она дала отличные результаты и надёжную защиту схемы от бросков обратного напряжения.
Следует отметить интересный факт, что генератор собранный по данной схеме имеет так называемый электронный ветер – поток отрицательно заряженных электронов у высоковольтного провода. Его можно обнаружить по холодку при приближении руки к высоковольтному проводу. Поэтому данная схема и используется очень часто при построении ионизаторов воздуха. Кроме того замечен ещё один интересный факт: высокое напряжение с данной установки способно растекаться по поверхности диэлектрических материалов (стеклу, дереву, бумаге, фарфору, пластмассе…), электризует вокруг себя лежащую бумагу (до того что при проведении рукой по газете, лежащей рядом с установкой по ней пробегают искры). Ни с одной другой схемой (без умножителя, то есть с переменным напряжением на выходе) таких эффектов не было обнаружено.
Внимание!!! Не проводите подобные опыты не имея достаточного опыта!!! Соблюдайте строго технику безопасности! Запомните: Электрический ток – это хороший слуга, но плохой хозяин!!!
Применяемые детали:
DD1 – NE555 (КР1006ВИ1)
VD1 – КД213
VD2 – 1.5КЕ100СА
VD3 – 1.5КЕ18СА
C1 – 0.01 мкФ
C2 – 0.01 мкФ
R1 – 680 Ом
R2 – 2К
R3 – 100 Ом
Т1 – КТ815А
Т2 – КТ8101А (С радиатором)
Трансформатор Tr1 – это переделанный строчный трансформатор от старого лампового телевизора. Для его переделки снимаем первичную обмотку и мотаем свою. Первичная обмотка содержит 8 витков провода ПЭЛ-1.5. Вторичная обмотка (высоковольтная, залитая пластмассой) остается штатной, после чего трансформатор собирается. При сборке следует между половинок сердечника следует сделать зазор около 1 мм из тонкого гетинакса или стеклотекстолита.
А теперь несколько фото с испытания:
Файлы:
Схема в формате SPlan
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Генератор электрических импульсов на таймере 555
Электрический импульс — это кратковременный всплеск напряжения или силы тока. То есть это такое событие в цепи, при котором напряжение резко повышается в несколько раз, а затем так же резко падает к исходной величине. Самый понятный пример — электрический импульс, заставляющий наше сердце биться. Самое же большое количество импульсов возникает у нас в нервных клетках головного и спинного мозга. Мы мыслим и решаем уроки благодаря электрическим импульсам! А что в электронике? В электронике импульсы применяются повсеместно. Например, в микроконтроллерах или даже в полноценных процессорах домашнего компьютера электрические импульсы задают ритм его работы. Они еще называются тактовыми, или синхро-импульсами. Порой быстродействие вычислительных машин сравнивают именно при помощи значений тактовой частоты. Все данные внутри электронных устройств тоже передаются при помощи импульсов. Наш интернет, проводной и беспроводной, сотовая связь и даже пульт от телевизора — все используют импульсный сигнал. Попробуем выполнить несколько заданий и на собственном опыте понять особенности генерации электрических импульсов. А начнем мы со знакомства с их важными характеристиками.1. Период и скважность импульсного сигнала
Представим себе, что мы готовимся к встрече Нового Года и нам просто необходимо сделать мигающую гирлянду. Поскольку мы не знаем, как заставить её мигать самостоятельно, сделаем гирлянду с кнопкой. Будем сами нажимать на кнопку, соединяя тем самым цепь гирлянды с источником питания и заставляя лампочки зажигаться. Принципиальная схема гирлянды с ручным управлением будет выглядеть так:Внешний вид макет
Собираем схему и проводим небольшой тест. Попробуем управлять гирляндой согласно нехитрому алгоритму:- нажимаем на кнопку;
- ждем 1 секунду;
- отпускаем кнопку;
- ждем 2 секунды;
- переходим к пункту 1.
2. Генерация импульсного сигнала при помощи микросхемы 555
Теперь попробуем заменить человека и кнопку, ведь мы не хотим весь праздник включать и выключать гирлянду каждые 3 секунды. В качестве автоматического генератора импульсов используем очень известную микросхему семейства 555. Микросхема 555 — это генератор одиночных или периодических импульсов с заданными характеристиками. По-другому данный класс микросхем называют таймерами. Существуют разные модификации таймера 555, разработанные разными компаниями: КР1006ВИ1, NE555, TLC555, TLC551, LMC555. Как правило, все они имеют одинаковый набор выводов. Также производители выделяют два режима работы таймера: одновибратор и мультивибратор. Нам подойдет второй режим, именно в нем таймер будет непрерывно генерировать импульсы с заданными параметрами. Для примера, подключим к таймеру 555 один светодиод. Причем, используем вариант, когда положительный вывод светодиода соединяется с питанием, а земля к таймеру. Позже будет понятно, почему мы делаем именно так.Принципиальная схема
Внешний вид макета
Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать. В этой схеме есть три компонента без номиналов: резисторы Ra и Rb, а также конденсатор C1 (далее просто C). Дело в том, что именно с помощью этих элементов настраиваются нужные нам характеристики генерируемого импульсного сигнала. Делается это с помощью несложных формул, взятых из технической документации к микросхеме. T = 1/F = 0.693*(Ra + 2*Rb)*C; (1) t = 0.693*(Ra + Rb)*C; (2) Ra = T*1.44*(2*D-1)/C; (3) Rb = T*1.44*(1-D)/C. (4) Здесь F — частота сигнала; T — период импульса; t — его длительность; Ra и Rb — искомые сопротивления. Исходя из этих формул, коэффициент заполнения не может быть меньше 50% (иначе мы получим отрицательное значение сопротивления). Вот это новость! А что же нам делать с гирляндой? Ведь согласно нашей постановке, коэффициент заполнения импульсного сигнала должен быть непременно 33%. Чтобы обойти это ограничение имеется два способа. Первый способ заключается в использовании другой схемы подключения таймера. Существуют более сложные схемы, которые позволяют варьировать параметр D во всем диапазоне от 0 до 100%. Второй способ не требует переделки схемы. Мы просто-напросто инвертируем выход таймера! Собственно, в предложенной выше схеме мы это уже и сделали. Вспомним, что катод светодиода мы соединили с выводом таймера. В этой схеме светодиод будет гореть, когда на выходе таймера будет низкий уровень. Раз так, то нам нужно настроить сопротивления Ra и Rb схемы так, чтобы коэффициент заполнения D был равен 66.6%. Учитывая, что T = 3 сек, а D = 0.66, получаем: Ra = 3*1.44*(2*0.66 — 1)/0.0001 = 13824 Ом Rb = 3*1.44*(1-D)/0.0001 = 14688 Ом На самом деле, если мы будет использовать более точные значения D, то получим Ra = Rb = 14400 Ом. Вряд ли мы найдем резистор с таким номиналом. Скорее всего нам потребуется поставить последовательно несколько резисторов, например: один резистор на 10 КОм и 4 штуки на 1 КОм. Для большей точности можем добавить еще два резистора по 200 Ом. В результате должно получиться что-то подобное: В этой схеме используются резисторы на 15 КОм.3. Подключение группы светодиодов к таймеру 555
Теперь, когда мы научились задавать нужный ритм, соберем небольшую гирлянду. В новой схеме пять светодиодов будут включаться на 0.5 сек каждую секунду. Для такого ритма Ra = 0, Rb = 7.2 кОм. То есть, вместо резистора Ra мы можем поставить перемычку. Выход микросхемы 555 слишком слабый для того, чтобы одновременно зажечь 5 светодиодов. А ведь в настоящей гирлянде их может быть штук 15, 20 и более. Чтобы решить эту проблему, используем биполярный транзистор, работающий с режиме электронного ключа. Возьмем самый распространенный NPN транзистор 2N2222. Также в этой схеме можно использовать полевой N-канальный транзистор, например 2N7000. Нашим светодиодам потребуется токозадающий резистор. Суммарный ток пяти параллельно соединенных светодиодов должен быть равен I = 20 мА*5 = 100 мА. Напряжение питания всей схемы 9 Вольт. На светодиоде красного цвета напряжение падает на 2 Вольта. Таким образом закон ома на данном участке цепи имеет вид: 100 мА = (9В-2В)/R; отсюда R2 = 7В/0.1А = 70 Ом. Округлим сопротивление до 100 Ом, которое можно получить параллельным соединением двух резисторов на 200Ом. А можно и вовсе оставить один резистор на 200Ом, просто светодиоды будут гореть немного тусклее.Принципиальная схема
Внешний вид макета
Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать. Собираем схему, подключаем батарейку и наблюдаем за результатом. Если все работает как надо, закрепим полученные знания, сделав несколько забавных устройств.Задания
- Генератор звука. В схеме гирлянды заменить группу светодиодов на пьезодинамик. Увеличить частоту звука, например, до 100 Гц. Если поднять частоту до 15 кГц, то можно будет отпугивать комаров!
- Железнодорожный светофор. Подключить к таймеру два светодиода таким образом, чтобы один соединялся с таймером катодом, а второй анодом. Установить частоту импульсов — 1 Гц.
Заключение
Как уже говорилось, таймер 555 — очень популярная микросхема. Это объясняется тем, что большинству электронных устройств свойственны периодические процессы. Любой звук — это периодический процесс. ШИМ сигнал, управляющий скоростью двигателя — тоже периодический, причем с изменяющимся коэффициентом заполнения. И как уже говорилось, работа любого микроконтроллера и процессора основана на тактовом сигнале, имеющем очень точную частоту. На следующем уроке мы сделаем бинарные часы с помощью таймера и двоичного счетчика. Будет немного сложнее, но интереснее!Полезные ссылки
Сборник проектов на таймере 555Вконтакте
Я собираюсь представить вам наиболее удачную среди всех выпускаемых микросхем — это таймер 555 (Рис.1). Поскольку в Интернете вы можете найти большое количество руководств, в которых рассматривается это устройство, и, следовательно, можете спросить, зачем же нам нужно здесь его обсуждать, то у меня для этого есть, по меньшей мере, три причины:
1. Этого нельзя избежать. Вы просто должны знать эту микросхему. По оценке некоторых источников ежегодное производство этих микросхем составляет более 1 миллиона штук ежегодно. Микросхема таймера 555 будет использоваться тем или иным способом в большинстве схем, которые нам еще придется рассмотреть.
2. Микросхема таймера 555 представляет собой отличное введение в интегральные микросхемы, поскольку она является надежными, универсальным устройством и демонстрирует сразу две функции, с которыми мы познакомимся позднее: функцией компаратора и триггера (flip-flop).
3. После чтения всех руководств по ИС 555, которые я смог найти, начиная с исходного текста оригинального технического описания от компании Fairchild Semiconductor и завершая различными описаниями, посвященными электронике в качестве хобби, я пришел к заключению, что его внутреннее функционирование редко объясняется достаточно понятно. Я хочу предоставить вам графическое изображение того, что происходит внутри, поскольку, если вы не будете иметь его, то не получите возможность творческого использования данной микросхемы.
Рис.1. Внешний вид микросхемы 555 (полное название NE555)
Вам понадобятся:
1. Источник питания с напряжением 9 В.
2. Макетная плата, провода для перемычек и мультиметр.
3. Потенциометр с линейной характеристикой и сопротивлением 5 кОм. Количество — 1 шт.
4. Микросхема таймера 555. Количество — 1 шт.
5. Набор резисторов и конденсаторов.
6. Однополюсные однопозиционные кнопки без фиксации. Количество — 2 шт.
7. Светодиод (любого типа). Количество — 1 шт.
Порядок действий
Микросхема таймера 555 очень надежный электронный компонент, но все же, теоретически, разрядом статического электричества вы можете вывести ее из строя. Поэтому, чтобы это исключить, перед тем, как начинать работу с микросхемой, вам надо будет заземлиться. Эта процедура подробно описана далее в Эксперименте 18. в примечании «Заземление себя». Хотя это примечание прежде всего относится к такому типу микросхем, которые называются CMOS (от англ. Complementary Metal-Oxide Semiconductor — комплементарный металлооксидный полупроводник — КМОП) и которые особенно уязвимы, заземление это именно та предосторожность, которой не следует пренебрегать в любом случае.
Посмотрите на маленький идентификационный элемент в форме круглого точечного углубления, на корпусе микросхемы и поверните корпус таким образом, чтобы эта метка (или иначе ключ) находилась в левом верхнем углу при направленных от вас выводах микросхемы. Если же на вашей микросхеме идентификационный элемент (ключ) выглядит как полукруглая выемка на середине одного из торцов корпуса, то надо повернуть микросхему таким образом, чтобы эта выемка находилась вверху.
При таком расположении микросхемы ее выводы нумеруются против часовой стрелки, начиная с левого верхнего вывода (находящегося рядом с ключом). Обратите внимание на рис. 2, на котором, кроме того, приведены наименования выводов микросхемы таймера 555, хотя вам пока нет необходимости знать о них что-то больше.
Рис. 2. Обозначение выводов микросхемы таймера 555. Выводы всех подобных микросхем нумеруются против часовой стрелки, начиная с левого верхнего угла. При этом метка (ключ) на корпусе должна находиться в верхней части корпуса
Вставьте микросхему в вашу макетную плату таким образом, чтобы его выводы попали в отверстия посередине платы. Теперь можно легко подать напряжение питания на одни выводы и получить сигналы с других выводов. Для более точного определения положения микросхемы в первом устройстве посмотрите на рис. 3. Таймер на нем обозначен, как «IC1», поскольку «IC» является общепринятым сокращением словосочетания «Integrated Circuit» (интегральная схема — ИС).
Рис. 3. Эта схема дает возможность исследовать поведение микросхемы таймера 555. Используйте ваш мультиметр, чтобы осуществлять контроль напряжения на выводе 2, как это показано на рисунке. Обращаю ваше внимание на то, что на схеме нет резисторов с обозначениями R1, R2 или R3 и нет конденсаторов C1 или C2, поскольку они будут добавлены в схему позднее. В схеме используются следующие элементы: R4 — резистор с сопротивлением 100 кОм; R5 — резистор с сопротивлением 2,2 кОм; R6 — резистор с сопротивлением 10 кОм; R7 — резистор с сопротивлением 1 кОм; R8 — потенциометр с линейный характеристикой и сопротивлением 5 кОм; C3 — конденсатор электролитический емкостью 100 мкФ; C4 — конденсатор электролитический емкостью 47 мкФ; C5 — конденсатор керамический 0,1 мкФ; IC1 — микросхема таймера 555; S1, S2 — кнопочные однополюсные однопозиционные переключатели без фиксации; D1 — светодиод общего назначения. Резистор R5 поддерживает положительный потенциал на выводе 2 (Запуск) до тех пор, пока не будет нажата кнопка S1, которая понижает напряжение в этой точке до значения, задаваемого положением оси потенциометра R8. Когда напряжение на входе «Запуск» падает ниже 1/3 напряжения питания, выход микросхемы (вывод 3) переходит в состо
ТЕСЛА ГЕНЕРАТОР
Давно хотел собрать достойную катушку Теслы и вот, наконец, дошли руки. После сборок мелких катушек решил замахнуться на новую схему, более серьезную и сложную в настройке и работе. Перейдем от слов к делу. Полная схема выглядит так:
Работает по принципу автогенератора. Прерыватель пинает драйвер UCC27425 и начинается процесс. Драйвер подает импульс на GDT (Gate Drive Transformator – дословно: трансформатор, управляющий затворами) с GDT идут 2 вторичные обмотки включенные в противофазе. Такое включение обеспечивает попеременное открытие транзисторов. Во время открытия транзистор прокачивает ток через себя и конденсатор 4,7 мкФ. В этот момент на катушке образуется разряд, и сигнал идет по ОС в драйвер. Драйвер меняет направление тока в GDT и транзисторы меняются (который был открытым – закрывается, а второй открывается). И этот процесс повторяется до тех пор, пока идет сигнал с прерывателя.
GDT лучше всего мотать на импортном кольце – Epcos N80. Обмотки мотаются в соотношении 1:1:1 или 1:2:2. В среднем порядка 7-8 витков, при желании можно рассчитать. Рассмотрим RD цепочку в затворах силовых транзисторов. Эта цепочка обеспечивает Dead Time (мертвое время). Это время когда оба транзистора закрыты. То есть один транзистор уже закрылся, а второй еще не успел открыться. Принцип такой: через резистор транзистор плавно открывается и через диод быстро разряжается. На осциллограмме выглядит примерно так:
Если не обеспечить dead time то может получиться так, что оба транзистора будут открыты и тогда обеспечен взрыв силовой.
Идем дальше. ОС (обратная связь) выполнена в данном случае в виде ТТ (трансформатора тока). ТТ наматывается на ферритовом кольце марки Epcos N80 не менее 50 витков. Через кольцо продергивается нижний конец вторичной обмотки, который заземляется. Таким образом высокий ток со вторичной обмотки превращается в достаточный потенциал на ТТ. Далее ток с ТТ идет на конденсатор (сглаживает помехи), диоды шоттки (пропускают только один полупериод) и светодиод (выполняет роль стабилитрона и визуализирует генерацию). Чтобы была генерация необходимо также соблюдать фразировку трансформатора. Если нет генерации или очень слабая – нужно просто перевернуть ТТ.
Рассмотрим отдельно прерыватель. С прерывателем конечно я попотел. Собрал штук 5 разных… Одни пучит от ВЧ тока, другие не работают как надо. Далее расскажу про все прерыватели, которые делал. Начну пожалуй с самого первого – на TL494. Схема стандартная. Возможна независимая регулировка частоты и скважности. Схема ниже может генерировать от 0 до 800-900 Гц, если поставить вместо 1 мкФ конденсатор 4,7 мкФ. Скважность от 0 и до 50. То что нужно! Однако есть одно НО. Этот ШИМ контроллер очень чувствителен к ВЧ току и различным полям от катушки. В общем при подключении к катушке, прерыватель просто не работал, либо все по 0 либо CW режим. Экранирование частично помогло, но не решило проблему полностью.
Генератор прямоугольных импульсов – схема
Следущий прерыватель был собран на UC3843 очень часто встречается в ИИП, особенно АТХ, оттуда, собственно, его и взял. Схема тоже неплохая и не уступает TL494 по параметрам. Здесь возможна регулировка частоты от 0 до 1кГц и скважность от 0 до 100%. Меня это тоже устраивало. Но опять эти наводки с катушки все испортили. Здесь даже экранирование нисколько не помогло. Пришлось отказаться, хотя собрал добротно на плате…
Схема прерывателя на UC3843
Надумал вернуться к дубовым и надежным, но малофункциональным 555. Решил начать с burst interrupter. Суть прерывателя заключается в том, что он прерывает сам себя. Одна микросхема (U1) задает частоту, другая (2) длительность, а третья (U3) время работы первых двух. Все бы ничего, если бы не маленькая длительность импульса с U2. Этот прерыватель заточен под DRSSTC и может работать с SSTC но мне это не понравилось- разряды тоненькие, но пушистые. Далее было несколько попыток увеличить длительность, но они не увенчались успехом.
Схемы генераторов на 555
Тогда решил изменить принципиально схему и сделать независимую длительность на конденсаторе, диоде и резисторе. Возможно многие посчитают эту схему абсурдной и глупой, но это работает. Принцип такой: сигнал на драйвер идет до тех пор пока конденсатор не зарядится (с этим думаю никто не поспорит). NE555 генерирует сигнал, он идет через резистор и конденсатор, при этом если сопротивление резистора 0 Ом, то идет только через конденсатор и длительность максимальна (на сколько хватает емкости) не зависимо от скважности генератора. Резистор ограничивает время заряда, т.е. чем больше сопротивление, тем меньшей времени будет идти импульс. На драйвер идет сигнал меньшей длительностью, но тоже частоты. Разряжается конденсатор быстро через резистор (который на массу идет 1к) и диод.
Плюсы и минусы
Плюсы: независимая от частоты регулировка скважности, SSTC никогда не уйдет в CW режим, если подгорит прерыватель.
Минусы: скважность нельзя увеличивать “бесконечно много”, как например на UC3843, она ограничена емкостью конденсатора и скважностью самого генератора (не может быть больше скважности генератора). Ток через конденсатор идет плавно.
На последнее не знаю как драйвер реагирует (плавную зарядку). С одной стороны драйвер также плавно может открывать транзисторы и они будут сильнее греться. С другой стороны UCC27425 – цифровая микросхема. Для нее существует только лог. 0 и лог. 1. Значит пока напряжение выше порогового – UCC работает, как только опустилось ниже минимального – не работает. В этом случае все работает в штатном режиме, и транзисторы открываются полностью.
Перейдем от теории к практике
Собирал генератор Тесла в корпус от АТХ. Конденсатор по питанию 1000 мкф 400в. Диодный мост из того же АТХ на 8А 600В. Перед мостом поставил резистор 10 Вт 4,7 Ом. Это обеспечивает плавный заряд конденсатора. Для питания драйвера поставил трансформатор 220-12В и еще стабилизатор с конденсатором 1800 мкФ.
Диодные мосты прикрутил на радиатор для удобства и для отвода тепла, хотя они почти не греются.
Прерыватель собрал почти навесом, взял кусок текстолита и канцелярским ножом вырезал дорожки.
Силовая была собрана на небольшом радиаторе с вентилятором, позже выяснилось, что этого радиатора вполне достаточно для охлаждения. Драйвер смонтировал над силовой через толстый кусок картона. Ниже фото почти собранной конструкции генератора Тесла, но находящейся на проверке, измерял температуру силовой при различных режимах (видно обычный комнатный термометр, прилепленный к силовой на термопласту).
Тороид катушки собран из гофрированной пластиковой трубы диаметром 50 мм и обклеенным алюминиевым скотчем. Сама вторичная обмотка намотана на 110 мм трубе высотой 20 см проводом 0,22 мм около 1000 витков. Первичная обмотка содержит аж 12 витков, сделал с запасом, дабы уменьшить ток через силовую часть. Делал с 6 витками в начале, результат почти одинаков, но думаю не стОит рисковать транзисторами ради пары лишних сантиметров разряда. Каркасом первички служит обычный цветочный горшок. С начала думал что не будет пробивать если вторичку обмотать скотчем, а первичку поверх скотча. Но увы, пробивало… В горшке конечно тоже пробивало, но здесь скотч помог решить проблему. В общем готовая конструкция выглядит так:
Ну и несколько фоток с разрядом
Теперь вроде бы все.
Ещё несколько советов: не пытайтесь сразу воткнуть в сеть катушку, не факт что она сразу заработает. Постоянно следите за температурой силовой, при перегреве может бабахнуть. Не мотайте слишком высокочастотные вторички, транзисторы 50b60 могут работать максимум на 150 кГц по даташиту, на самом деле немного больше. Проверяйте прерыватели, от них зависит жизнь катушки. Найдите максимальную частоту и скважность, при которой температура силовой стабильная длительное время. Слишком большой тороид может тоже вывести из строя силовую.
Видео работы SSTC
P.S. Транзисторы силовые использовал IRGP50B60PD1PBF. Файлы проекта тут. Удачи, с вами был [)еНиС!
Форум по SSTC
Обсудить статью ТЕСЛА ГЕНЕРАТОР
Теория и практика применения таймера 555. Часть первая.
Наверное нет такого радиолюбителя (Мяу, и его кота! – Здесь и далее прим. Кота), который не использовал бы в своей практике эту замечательную микросхему. Ну а уж слышали о ней так точно все.
Её история началась в 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием “Интегральный таймер” (The IC Time Machine).
На тот момент это была единственная “таймерная” микросхема доступная массовому потребителю. 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 35 лет практически каждый уважающий себя производитель полупроводников считал свои долгом выпустить свою версию этой микросхемы, в том числе и по более современным техпроцессам. Например, компания Motorola выпускает CMOS версию MC1455. Но при всем при этом в функциональности и расположении выводов никаких различий у всех этих версий нет. Все они полные аналоги друг друга.
Наши отечественные производители тоже не остались в стороне и выпускают эту микросхему под названием КР1006ВИ1.
А вот список заморских производителей, которые выпускают таймер 555 и их коммерческие обозначения:
Производитель |
Название микросхемы |
ECG Philips |
ECG955M |
Exar |
XR-555 |
Fairchild |
NE555 |
Harris |
HA555 |
Intersil |
SE555/NE555 |
Lithic Systems |
LC555 |
Maxim |
ICM7555 |
Motorola |
MC1455/MC1555 |
National |
LM1455/LM555C |
NTE Silvania |
NTE955M |
Raytheon |
RM555/RC555 |
RCA |
CA555/CA555C |
Sanyo |
LC7555 |
Texas Instruments |
SN52555/SN72555 |
В некоторых случаях указано два названия. Это означает, что выпускается две версии микросхемы – гражданская, для коммерческого применения и военная. Военная версия отличается большей точностью, широким диапазоном рабочих температур и выпускается в металлическом или керамическом корпусе. Ну и дороже, разумеется.
Начнем с корпуса и выводов.
Микросхема выпускается в двух типах корпусов – пластиковом DIP и круглом металлическом. Правда, в металлическом корпусе она все же выпускалась – сейчас остались только DIP-корпуса. Но на случай, если вам вдруг достанется такое счастье, привожу оба рисунка корпуса. Назначения выводов одинаковые в обоих корпусах. Помимо стандартных, выпускается еще две разновидности микросхем – 556 и 558. 556 – это сдвоенная версия таймера, 558 – счетверенная.
Функциональная схема таймера показана на рисунке прямо над этим предложением.
Микросхема содержит около 20 транзисторов, 15 резисторов, 2 диода. Состав и количество компонентов могут несущественно меняться в зависимости от производителя.
Выходной ток может достигать 200 мА, потребляемый – на 3- 6 мА больше. Напряжение питания может изменяться от 4,5 до 18 вольт. При этом точность таймера практически не зависит от изменения напряжения питания и составляет 1% от расчетного. Дрейф составляет 0,1%/вольт, а температурный дрейф – 0,005%/С.
Теперь мы посмотрим на принципиальную схему таймера и перемоем ему кости, вернее ноги – какой вывод для чего нужен и что все это значит.
Итак, выводы (Мяу! Это он про ноги…):
1. Земля. Особо комментировать тут нечего – 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, см. функциональную схему) 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 в Африке reset. Входное напряжение не зависит от величины напряжения питания – это TTL-совместимый вход. Для предотвращения случайных сбросов этот вывод настоятельно 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 (Мяу! Тихой паники?!) 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. Как и в случае с выводом 1 особо ничего не скажешь. Напряжение питания таймера может находиться в пределах 4,5-16 вольт. У военных версий микросхемы верхний диапазон находится на уровне 18 вольт.
Впитали? Едем дальше.
Большинство таймеров нуждаются во времязадающей цепочке, обычно состоящей из резистора и конденсатора. Таймер 555 не исключение. Давайте посмотрим на диаграмму работы микросхемы.
Итак, предположим, что мы подали питание на микросхему. Вход находится в состоянии высокого уровня, на выходе – низкий уровень, конденсатор С разряжен. Все спокойно, все спят. И тут БАХ – мы подаем серию прямоугольных импульсов на вход таймера. Что происходит?
Первый же импульс низкого уровня переключает выход таймера в состояние высокого уровня. Транзистор Т6 закрывается и конденсатор начинает заряжаться через резистор R. Все то время пока конденсатор заряжается, выход таймера остается во включенном состоянии – на нем сохраняется высокий уровень напряжения. Как только конденсатор зарядится до 2/3 напряжения питания, выход микросхемы выключается и на нем появляется низкий уровень. Транзистор T6 открывается и конденсатор С разряжается.
Однако есть два нюанса, которые показаны на графике пунктирными линиями.
Первый – если после окончания заряда конденсатора на входе сохраняется низкий уровень напряжения – в таком случае выход остается активным – на нем сохраняется высокий уровень до тех пор, пока на входе не появится высокий уровень. Второй – если мы активируем вход Сброс напряжением низкого уровня. В этом случае выход сразу же выключится, не смотря на то, что конденсатор все еще заряжается.
Так, лирическую часть закончили – перейдем к суровым цифрам и расчетам. Как же нам определить время, на которое будет включаться таймер и номиналы RC цепочки, необходимые для задания этого времени?
Время, за которое конденсатор заряжается до 63,2% (2/3) напряжения питания называется временной константой, обозначим её буковкой t. Вычисляется это время потрясающей по своей сложности формулой.
Вот она:
t = R*C, где R – сопротивление резистора в МегаОм-ах, С – емкость конденсатора в микроФарад-ах. Время получается в секундах.
К формуле мы еще вернемся, когда будем подробно рассматривать режимы работы таймера. А сейчас пока посмотрим на простенький тестер для этой микросхемы, который запросто скажет вам – работает ваш экземпляр таймера или нет.
Если после включения питания мигают оба светодиода – значит все хорошо и микросхема во вполне рабочем состоянии. Если же хотя бы один из диодов не горит или наоборот – горит постоянно, значит такую микросхемы можно спустить в унитаз с чистой совестью или вернуть назад продавцу, если вы её только что купили. Напряжение питания – 9 вольт. Например, от батареи “Крона”.
Теперь рассмотрим режимы работы этой микросхемы.
Собственно говоря, режимов у нее две штуки. Первый – моностабильный мультивибратор. Моностабильный – потому что стабильное состояние у такого мультивибратора одно – выключен. А во включенное состояние мы его переводим временно, подав на вход таймера какой-либо сигнал. Как уже отмечалось выше, время, на которое мультивибратор переходит в активное состояние, определяется RC цепочкой. Эти свойства могут быть использованы в самых разнообразных схемах. Для запуска чего-либо на определенное время или наоборот – для формирования паузы на заданное время.
Второй режим – это генератор импульсов. Микросхема может выдавать последовательность прямоугольных импульсов, параметры которых определяются все той же RC цепочкой. (Мяу! Хочу цепочку. На хвост. Ну или браслетик. Антистатический.)
Все-таки Кот у нас – зануда.
Начнем сначала, то есть с первого режима.
Схема включения микросхемы показана на рисунке. RC цепочка включена между плюсом и минусом питания. К соединению резистора и конденсатора подключен вывод 6 – Останов. Это вход компаратора №1. Сюда же подключен вывод 7 – Разряд. Входной импульс подается на вывод 2 – Запуск. Это вход компаратора №2. Совершенно простецкая схема – один резистор и один конденсатор – куда уж проще? Для повышения помехоустойчивости можно подключить вывод 5 на общий провод через конденсатор емкостью 10нФ.
Итак, в исходном состоянии, на выходе таймера низкий уровень – около нуля вольт, конденсатор разряжен и заряжаться не хочет, поскольку открыт транзистор Т6. Это состояние стабильное, оно может продолжаться неопределенно долгое время.
При поступлении на вход импульса низкого уровня, срабатывает компаратор №2 и переключает внутренний триггер таймера. В результате на выходе устанавливается высокий уровень напряжения. Транзистор Т6 закрывается и начинает заряжаться конденсатор С через резистор R. Все то время, пока он заряжается, на выходе таймера сохраняется высокий уровень. Таймер не реагирует ни на какие внешние раздражители, буде они поступают на вывод 2. То есть, после срабатывания таймера от первого импульса дальнейшие импульсы не оказывают никакого действия на состояние таймера – это очень важно.
Так, что там у нас происходит то? А, да – заряжается конденсатор. Когда он зарядится до напряжения 2/3Vпит, сработает компаратор №1 и в свою очередь переключит внутренний триггер. В результате на выходе установится низкий уровень напряжения, и схема вернется в свое исходное, стабильное состояние. Транзистор Т6 откроется и разрядит конденсатор С.
Время, на которое таймер, так сказать “выходит из себя”, может быть от одной миллисекунды до сотен секунд.
Считается оно так:
T=1.1*R*C
Теоретически, пределов по длительности импульсов нет – как по минимальной длительности, так и по максимальной. Однако, есть некоторые практические ограничения, которые обойти можно, но сначала стоит задуматься – нужно ли это делать и не проще ли выбрать другое схемное решение.
Так, минимальные значения, установленные практическим образом для R составляет 10кОм, а для С – 95пФ. Можно ли меньше? В принципе – да. Но при этом, если еще уменьшить сопротивление резистора – схема начнет трескать слишком много электричества. Если уменьшить емкость С, то всякие паразитные емкости и помехи могут существенно повлиять на работу схемы.
С другой стороны, максимальное значение резистора примерно равно 15Мом. Здесь ограничение накладывает ток, потребляемый входом Останов (около 120нА) и ток утечки конденсатора С. Таким образом, при слишком большом значении резистора таймер просто никогда не выключится, если сумма токов утечки конденсатора и тока входа превысит 120 нА.
Ну а что касается максимальной емкости конденсатора, то дело не столько в самой емкости, сколько в токе утечки. Понятно, что чем больше емкость, тем больше ток утечки и тем хуже будет точность таймера. Поэтому, если таймер будет использоваться для больших временных интервалов, то лучше пользоваться конденсаторами с малыми токами утечки – например, танталовыми.
Перейдем ко второму режиму.
В эту схему добавлен еще один резистор. Входы обоих компараторов соединены и подключены к соединению резистора R2 и конденсатора. Вывод 7 включен между резисторами. Конденсатор заряжается через резисторы R1 и R2.
Теперь посмотрим, что же произойдет, когда мы подадим питание на схему. В исходном состоянии конденсатор разряжен и на входах обоих компараторов низкий уровень напряжения, близкий к нулю. Компаратор №2 переключает внутренний триггер и устанавливает на выходе таймера высокий уровень. Транзистор Т6 закрывается и конденсатор начинает заряжаться через резисторы R1 и R2.
Когда напряжение на конденсаторе достигает 2/3 напряжения питания, компаратор №1 в свою очередь переключает триггер и выключает выход таймер – напряжение на выходе становится близким к нулю. Транзистор Т6 открывается и конденсатор начинает разряжаться через резистор R2. Как только напряжение на конденсаторе опустится до 1/3 напряжения питания, компаратор №2 опять переключит триггер и на выходе микросхемы снова появится высокий уровень. Транзистор Т6 закроется и конденсатор снова начнет заряжаться… фууу, чет у меня голова закружилась уже.
Короче говоря, в результате всего этого шаманства, на выходе мы получаем последовательность прямоугольных импульсов.
Частота импульсов, как вы вероятно уже догадались, зависит от величин C, R1 и R2.
Определяется она по формуле:
Значения R1 и R2 подставляются в Омах, C – в фарадах, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буковкой t. Оно складывается из длительности самого импульса – t1 и промежутком между импульсами – t2. t = t1+t2.
Частота и период – понятия обратные друг другу и зависимость между ними следующая:
f = 1/t.
t1 и t2 разумеется тоже можно и нужно посчитать. Вот так:
t1 = 0.693(R1+R2)C;
t2 = 0.693R2C;
Ну, с теоретической частью вроде бы покончили. В следующей части рассмотрим конкретные примеры включения таймера 555 в различных схемах и для самого разнообразного использования.
Если у вас еще остались вопросы – их можно задать тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
ШИМ-модуляция (широтно-импульсная модуляция) является важной характеристикой каждого современного микроконтроллера из-за его потребности в управлении многими устройствами практически во всех областях электроники. ШИМ широко используется для управления двигателем, управления освещением и т. Д. Иногда мы не используем микроконтроллер в наших приложениях, и если нам нужно для генерации ШИМ без микроконтроллера , тогда мы предпочитаем некоторые универсальные ИС, такие как операционные усилители, таймеры, генераторы импульсов и т. Д.Здесь мы используем микросхему таймера 555 для генерации ШИМ. 555 Таймер ИС – это очень полезная и универсальная ИС, которая может использоваться во многих приложениях.
Необходимые компоненты:
- 555 таймер IC -1
- 10K горшок -1
- резистор 100 Ом -1
- 0,1 мкФ конденсатор -1
- 1к резистор -1 (опционально)
- Хлебная доска -1
- Батарея 9 В -1
- LED -1 Мультиметр
- или CRO -1
- Перемычка –
- Разъем батареи -1
Что такое сигнал ШИМ?
Pulse Width Modulation (PWM) – это цифровой сигнал, который чаще всего используется в схемах управления.Этот сигнал установлен на высокий уровень (5 В) и низкий уровень (0 В) в заранее установленное время и скорость. Время, в течение которого сигнал остается высоким, называется «временем включения», а время, в течение которого сигнал остается низким, называется «временем выключения». Существует два важных параметра для ШИМ, которые обсуждаются ниже:
Рабочий цикл ШИМ:
Процент времени, в течение которого сигнал ШИМ остается ВЫСОКИМ (по времени), называется рабочим циклом. Если сигнал всегда включен, он находится в рабочем цикле 100%, а если он всегда выключен, это рабочий цикл 0%.
Рабочий цикл = Время включения / (Время включения + Время выключения)
Частота ШИМ:
Частота сигнала ШИМ определяет, как быстро ШИМ завершает один период. Один период – полное включение и выключение сигнала ШИМ, как показано на рисунке выше. В нашем уроке мы установим частоту 5 кГц.
Мы можем заметить, что светодиод гаснет на полсекунды, а светодиод горит на полсекунды.Но если частота включения и выключения увеличилась с «1 в секунду» до «50 в секунду». Человеческий глаз не может уловить эту частоту. Для нормального глаза светодиод будет виден как светящийся с половиной яркости. Таким образом, при дальнейшем уменьшении времени включения светодиод выглядит намного светлее.
Мы ранее использовали ШИМ во многих наших проектах, проверьте их ниже:
Принципиальная схема и объяснение генератора ШИМ-таймера 555:
В этой схеме генератора ШИМ, , как мы упоминали выше, мы использовали 555 таймер IC для генерации сигнала ШИМ .Здесь мы контролировали выходную частоту сигнала ШИМ, выбрав резистор RV1 и конденсатор C1. Мы использовали переменный резистор вместо фиксированного резистора для изменения коэффициента заполнения выходного сигнала. Зарядка конденсатора через диод D1 и разрядка через диод D2 будут генерировать сигнал ШИМ на выходном выводе таймера 555.
Ниже приведена формула для получения частоты сигнала ШИМ:
F = 0,693 * RV1 * C1
Вся работа и демонстрация генерации ШИМ приведены в конце в Видео , где вы можете найти эффект ШИМ на светодиоде и проверить его на мультиметре.
Имитация генерации ШИМ с использованием таймера 555 IC:
Ниже приведены некоторые снимки:
В электронных приложениях иногда нам нужно отрицательное напряжение. Однако получение отрицательного источника питания не является надежным вариантом, когда это необходимо для слаботочных приложений. Для многих электронных схем, которые требуют малой мощности, мы не можем использовать источник питания с отрицательным напряжением. Для применения в качестве эталона или для целей низкой мощности можно использовать схемы, которые могут генерировать отрицательное напряжение от источника положительного напряжения.
Есть много схем для этой цели. Здесь мы разработали простую схему генератора отрицательного напряжения . Эта схема разработана из схемы таймера 555IC.
Компоненты
+5 до +9 напряжения питания
555 IC
1 кОм, резисторы 10 кОм
104 (100 нФ), 223 (22 нФ), 22 мкФ конденсаторы (2 шт.)
диода IN4148 (2 шт.)
Тестовые зонды.
Принципиальная схема и рабочее объяснение
На рисунке выше показана электрическая схема генератора отрицательного напряжения c . Таймер 555IC здесь действует как ASTABLE вибратор. Конденсатор здесь можно заменить, однако выбор следует проводить для максимального отрицательного напряжения. Если выбранная емкость не подходит, то мы не можем получить максимальное отрицательное напряжение на выходе.
Как уже говорилось ранее, 555 таймер IC действует здесь как генератор прямоугольных волн и генерирует прямоугольные волны. Квадрат будет иметь положительный пик и +0 земли, образуя полный цикл.
Теперь, когда на выходе имеется положительный пик напряжения, будет протекать ток (REDLINE), как показано на рисунке ниже.В течение этого времени диод D1 будет смещен в прямом направлении, а диод D2 будет смещен в обратном направлении.
Из-за этого конденсатор C1 заряжается, как показано на рисунке, и на нем появляется напряжение VCC.
Теперь, когда земля появляется после положительного пика, будет текущий ток (КРАСНАЯ ЛИНИЯ), как показано на рисунке ниже. В течение этого времени диод D1 будет смещен в обратном направлении, а диод D2 будет смещен в прямом направлении. При прямом смещении D2 заряд, накопленный в конденсаторе C1, будет иметь возможность течь.Таким образом, конденсатор C1 разряжается через D2, а также заряжает конденсатор C2. Это показано на рисунке.
Таким образом, во время сигнала 0 В на конденсаторе C2 появится напряжение.
Напряжение, появившееся на С2, будет иметь отрицательный знак, если относится к земле. Эта зарядка и разрядка продолжаются с каждым циклом, и на выходе будет стабильного отрицательного напряжения относительно земли.
,В этом уроке мы узнаем, как создать ШИМ-контроллер скорости двигателя постоянного тока с использованием таймера 555 IC. Мы подробно рассмотрим, как работает схема генератора ШИМ с таймером 555, как использовать ее для управления скоростью двигателя постоянного тока и как изготовить для нее специальную плату.
Обзор
Мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока, контролируя входное напряжение двигателя. Для этой цели мы можем использовать ШИМ или широтно-импульсную модуляцию.
ШИМ – это метод, с помощью которого мы можем генерировать переменное напряжение путем включения и выключения питания, которое поступает на электронное устройство с высокой скоростью. Среднее напряжение зависит от рабочего цикла сигнала или количества времени, в течение которого сигнал включен, и количества времени, в течение которого сигнал выключается в течение одного периода времени.
Таймер 555 способен генерировать ШИМ-сигнал при установке в нестабильном режиме. Если вы не знакомы с таймером 555, вы можете проверить мой предыдущий учебник, в котором я подробно объяснил, что внутри и как работает 555 таймер IC.
Вот базовая схема таймера 555, работающего в нестабильном режиме, и мы можем заметить, что выходной сигнал ВЫСОКИЙ, когда конденсатор С1 заряжается через резисторы R1 и R2.
С другой стороны, выходной сигнал микросхемы НИЗКИЙ, когда конденсатор С1 разряжается, но только через резистор R2. Таким образом, мы можем заметить, что если мы изменим значения любого из этих трех компонентов, мы получим разное время включения и выключения или разный рабочий цикл прямоугольного выходного сигнала.Простой и быстрый способ сделать это – заменить резистор R2 потенциометром и дополнительно добавить в схему два диода.
В этой конфигурации время включения будет зависеть от резистора R1, левой стороны потенциометра и конденсатора C1, а время выключения будет зависеть от конденсатора C1 и правой стороны потенциометра. Также можно заметить, что в этой конфигурации период одного цикла, то есть частоты, всегда будет одинаковым, потому что полное сопротивление при зарядке и разрядке будет оставаться одинаковым.
Обычно сопротивление R1 намного меньше, чем сопротивление потенциометра, например, 1 кОм по сравнению с 100 кОм потенциометра. Таким образом, мы имеем 99% контроль над сопротивлением зарядки и разрядки в цепи. Управляющий вывод таймера 555 не используется, но он подключен к конденсатору 100 нФ, чтобы исключить любые внешние помехи от этой клеммы. Сброс, вывод 4, активен на низком уровне, поэтому он подключен к VCC, чтобы предотвратить любой нежелательный сброс выхода.
Выход таймера 555 может понижать или подавать ток 200 мА на нагрузку. Так что, если двигатель, которым мы хотим управлять, превышает этот рейтинг, нам нужно использовать транзистор или полевой МОП-транзистор для управления двигателем. В этом примере я использовал (TIP122) транзистор Дарлингтона, который может выдерживать ток до 5А.
Выход IC должен быть подключен к базе транзистора через резистор, и в моем случае я использовал резистор 1 кОм. Для предотвращения скачков напряжения, создаваемых двигателем, нам необходимо использовать обратный диод, который подключен параллельно с двигателем.
Теперь мы можем перейти к разработке печатной платы для этой схемы. Для этой цели я буду использовать бесплатное онлайн-программное обеспечение EasyEDA. Здесь мы можем начать с поиска и размещения компонентов на пустом холсте. Библиотека содержит сотни тысяч компонентов, поэтому у меня не было проблем с поиском всех необходимых компонентов для этой схемы ШИМ-контроллера скорости двигателя постоянного тока.
После вставки компонентов нам нужно создать схему платы и начать расстановку компонентов.Два конденсатора должны быть расположены как можно ближе к таймеру 555, в то время как другие компоненты могут быть размещены, где мы хотим, но все же в логическом расположении в соответствии с принципиальной схемой.
Используя инструмент отслеживания, нам нужно соединить все компоненты. Инструмент отслеживания довольно интуитивно понятен и с ним легко работать. Мы можем использовать как верхний, так и нижний слой, чтобы избежать пересечений и сделать дорожки короче.
Пэды компонентов, которые необходимо подключить к заземлению, устанавливаются на «Земля» на вкладке «Свойства пэда», где нам нужно ввести GND в метку «Net» при выборе пэда.
Мы можем использовать слой Silk для добавления текста на доску. Также мы можем вставить файл изображения, поэтому я добавляю изображение логотипа моего сайта для печати на доске. В конце, используя инструмент «Площадь меди», нам нужно создать площадь поверхности платы.
Вы можете найти файлы проекта EasyEDA этого проекта здесь.
Как только мы закончили с дизайном, нам просто нужно нажать кнопку «Вывод Gerber», сохранить проект, и мы сможем загрузить файлы Gerber, которые используются для изготовления печатной платы.Мы можем заказать печатную плату у JLCPCB, которая является службой изготовления печатных плат EasyEDA, а также они являются спонсорами этого видео.
Здесь мы можем просто перетащить загруженный zip-файл файлов gerber. После загрузки мы можем еще раз просмотреть PCB в программе просмотра Gerber. Если все в порядке, мы можем выбрать до 10 печатных плат и получить их всего за 2 доллара.
Тем не менее, через неделю появились печатные платы, и я должен признать, что довольно приятно изготавливать ваши собственные печатные платы.Качество печатных плат отличное, все точно так же, как и в дизайне.
Хорошо, теперь мы можем перейти к вставке компонентов на печатную плату.
Компоненты, необходимые для этого примера, можно получить по ссылкам ниже:
Раскрытие информации: это партнерские ссылки. Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.
Сначала я вставил меньшие компоненты, резисторы, диоды и конденсаторы.
Я согнул их провода с другой стороны, чтобы они оставались на месте, когда я переворачиваю плату для пайки.Что касается более крупных компонентов, я использовал клейкую ленту, чтобы удерживать их на месте при переворачивании платы.
Вот последний вид платы, и теперь осталось подключить двигатель постоянного тока и подходящий для него источник питания.
Я использовал 12В постоянного тока с высоким крутящим моментом, который я приводил в действие, используя 3,7В литий-ионные аккумуляторы, соединенные последовательно, которые дают около 12В. Поэтому теперь с помощью потенциометра мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока или сигнал ШИМ, генерируемый 555 таймером IC.
Я надеюсь, вам понравился этот урок и вы узнали что-то новое. Не стесняйтесь задавать любые вопросы в разделе комментариев ниже.
.В электронике формы сигналов в основном отображаются в зависимости от напряжения и времени. Частота и амплитуда сигнала могут варьироваться в зависимости от схемы. Существует много типов сигналов, таких как синусоида, прямоугольная волна, треугольная волна, линейная волна, пилообразная волна и т. Д. Мы уже разработали схему генератора синусоидальной и прямоугольной волны. Теперь в этом уроке мы покажем вам, , как спроектировать схему генератора пилообразных волн с регулируемым усилением и смещением постоянного тока волны, используя операционный усилитель и 555 таймер IC.
Сигнал пилообразной формы – несинусоидальная форма волны, похожая на форму треугольной формы. Эта форма волны называется пилообразной, потому что она похожа на зубцы пилы. Пилообразная форма волны отличается от треугольной формы, потому что треугольная волна имеет одинаковое время нарастания и спада, в то время как пилообразная форма волны поднимается от нуля до максимального значения и затем быстро падает до нуля.
Пилообразная форма волны используется в фильтрах, схемах усилителей, приемниках сигналов и т. Д.Он также используется для генерации тона, модуляции, дискретизации и т. Д. Идеальная форма сигнала Sawtooth показана ниже:
Требуемый материал
- ИС для операционного усилителя (LM358)
- 555 Таймер IC
- Осциллограф
- Транзистор (BC557 – 1nos.)
- Потенциометр (10k – 2nos.)
- Резистор
- 4.7k – 1nos.
- 10k – 3nos.
- 22k – 3nos.
- 100k – 3nos.
- Конденсатор (0,1 мкФ, 1 мкФ, 4,7 мкФ, 10 мкФ – 1nos. Каждый)
- макет
- 9В блок питания (аккумулятор)
- прыгающих проводов
Схема
Работа цепи генератора Sawtooth
Для генерации пилообразного сигнала мы использовали 555 таймер IC и LM358 Dual Op-IC. В этой схеме мы используем транзистор T1 в качестве управляемого источника тока с регулируемым током эмиттера и коллектора.Здесь 555 таймер IC используется в нестабильном режиме.
Резисторы R2 и R3 устанавливают напряжение смещения для смещения базового контакта PNP-транзистора T1. И, R1 используется для установки тока эмиттера, который эффективно устанавливает ток коллектора, и этот постоянный ток заряжает конденсатор C1 линейным способом. Вот почему мы получаем линейный выход. Заменив R1 потенциометром, вы можете отрегулировать скорость рампы.
За счет короткого замыкания триггерного, разрядного и порогового выводов таймера 555 непосредственно с конденсатором C1 это позволяет конденсатору заряжаться и разряжаться.
Здесь первый операционный усилитель O1 работает как инвертирующий буфер со сдвигом уровня. Поскольку это инвертирующий буфер, нижняя часть рампы станет верхней частью перевернутой рампы.
Затем выход этого операционного усилителя подключается к POT P1, который используется для регулировки величины сигнала. Аналогично, операционный усилитель O2 используется для регулировки смещения постоянного тока сигнала. И выход берется из выходной клеммы операционного усилителя O2.
Первый датчик осциллографа подключен к этому выходу, а второй датчик подключен к импульсу запуска, который поступает с выходной клеммы таймера 555 IC.Таким образом, после подключения обоих датчиков осциллографа выходной сигнал пилообразного сигнала будет выглядеть, как показано на рисунке ниже:
Чтобы отрегулировать усиление и смещение постоянного тока сигнала, переместите потенциометр P1 и P2 соответственно.
,