Схемы на все случаи жизни » Высоковольтный генератор на NE555
Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня я хотел бы предложить Вам схему простого высоковольтного генератора на микросхеме 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, представленного на фото ниже подробнее.
Основу данной схемы составляет генератор прямоугольных импульсов на интегральном таймере NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1).
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…), по поверхности тела человека (при достаточной частоте не причиняя никакого вреда), 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, с переменным напряжением на выходе) таких эффектов не было обнаружено. В подборке фото ниже представлены фото с испытаний данного генератора.
Внимание!!! Любое проведение экспериментов по пропусканию тока по поверхности человеческого тела, а так же все подобные эксперименты, опасны для жизни!!! При неверном расчёте схемы, каких либо неполадках, недостаточности квалификации в этой области, Вам грозит поражение электрическим током, вплоть до летального исхода… Не проводите подобные опыты не имея достаточного опыта!!! Соблюдайте строго технику безопасности! Запомните: Электрический ток — это хороший слуга, но плохой хозяин!!!
Список использованных радиодеталей
- 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 между половинок сердечника следует сделать зазор около 1 мм из тонкого гетинакса или стеклотекстолита.
На этом на сегодня всё. До новых встреч. С уважением, Андрей Савченко.
P.S. Обновление на 19.03.2020: Данный высоковольтный генератор собирался летом 2012 года т.е. как раз после окончания мной 2-ого курса ОмГТУ. Мне уже тогда были достаточно интересны эксперименты с высоким напряжением (впрочем, сейчас мало что изменилось и к подобным экспериментам я время от времени возвращаюсь). Данная схема является одной из самых простых схем данного класса (проще, наверное, только различные типы блокинг-генераторов…).
Если Вы решите собирать высоковольтный генератор по выше приведённой схеме, то в качестве модернизации рекомендую Вам использовать в выходном каскаде вместо составного транзистора драйвер на комплементарной паре транзисторов, предназначенный для управления mosfet транзисторами в связке с самим mosfet транзистором (эта рекомендация будет мной дана ещё несколько раз в подобных статьях).
При этом все остальные цепи генератора остаются без изменения (хотя защитные цепи транзистора можно выполнить по схеме, описанной в статье Вторая жизнь ионофона на NE555, но при этом, скорее всего, придётся пересчитать параметры гасящей RC-цепи под используемую частоту генератора. В этой же статье описан выходной каскад, выполненный, как раз, по предложенным модернизациям). Mosfet транзистор по току стока, напряжению сток-исток, а так же рассеиваемой мощности должен быть не хуже, чем транзистор Т2 в исходной схеме. Данная замена повысит качество работы предложенного высоковольтного генератора.
Конструкции на интегральном таймере 555
Для начинающих радиолюбителей переход от создания простейших схем с применением резисторов, конденсаторов, диодов к созданию печатных плат с различными микросхемами, означает переход на новый уровень мастерства. Однако при этом схемы основываются на базе простейших микросхем, одной из которых является микросхема интегрального таймера NE555.
Изучение любой микросхемы следует начинать с фирменной документации – DATA SHEET. Для начала следует обратить внимание на расположение выводов и их назначение для таймер NE555 (рисунок 1). Иностранные компании, как правило, не предоставляют принципиальные схемы своих устройств. Однако микросхема таймера NE555 является достаточно популярной и имеет свой отечественный аналог КР1006ВИ1, схема которого представлена на рисунке 2.
Рисунок 1
Рисунок 2
Далее рассмотрим простейшие схемы на базе микросхемы интегрального таймера NE555.
1. Одновибратор на базе NE555 (рисунок 3).
Рисунок 3
Работа схемы: на вывод 2 микросхемы подается импульс низкого уровня. На выходе 3 микросхемы получается прямоугольный импульс, длительность которого определяется времязадающей RC-цепочкой (ΔT = 1,1*R*C). Сигнал высокого уровня на выводе 3 формируется до тех пор, пока не зарядится времязадающий конденсатор С до напряжения 2/3Uпит. Диаграммы работы одновибратора показаны на рисунке 4.
Рисунок 4
Рисунок 5
Назначение схемы одновибратора на базе микросхемы интегрального таймера NE555 – создание временных выдержек от нескольких миллисекунд до нескольких часов.
2 Генераторы на базе интегрального таймера NE555
Генератор на базе NE555 способен вырабатывать импульсы с максимальной частотой в несколько килогерц для прямоугольных импульсов и с частотой в несколько мегагерц для импульсов не прямоугольной формы. Частота, как и в случае с одновибратором, будет определяться параметрами времязадающей цепи.
2.1 Генератор импульсов формы меандр на базе NE555
Схема такого генератора представлена на рисунке 6, а временные диаграммы работы генератора на рисунке 7. Отличительной особенностью генератора импульсов формы меандр является то, что время импульса и время паузы равны между собой.
Рисунок 6
Рисунок 7
Принцип действия схемы аналогичен схеме одновибратора. Исключение составляет лишь отсутствующий импульс запуска работы микросхемы таймера на выводе 2. Частота вырабатываемых импульсов определяется выражением f = 0,722/(R1*C1).
2.2 Генератор импульсов с регулируемой скважностью на базе NE555
Регулирование скважности вырабатываемых импульсов позволяет строить на базе NE555 широтно-импульсные генераторы. Скважность определяется отношением времени импульса к длительности импульса. Обратной величиной скважности является коэффициент заполнения (англ. Duty cycle). Схема генератора импульсов с регулируемой скважностью на базе NE555 представлена на рисунке 8.
Рисунок 8
Принцип работы схемы: время импульса и время паузы определяется временем заряда конденсатора С1. Сигнал высокого уровня формируется при заряде С1 по цепи R1-RP1-VD1. При достижении напряжения 2/3Uпит таймер переключается и конденсатор С1 разряжается по цепи VD2-RP1-R1.
По достижению 1/3Uпит таймер снова переключается и цикл повторяется.Регулировка времени заряда и разряда конденсатора С1 осуществляется переменным резистором RP1. При этом происходит изменение скважности выходных импульсов при постоянном периоде следования импульса.
Для проверки работоспособности микросхемы интегрального таймера NE555 можно собрать схему, представленную на рисунке 9 (схема в симуляторе Multisim).
Рисунок 9
Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором R1. На приведенной схеме достаточно просто разобраться в алгоритме работы таймера. При величине питающего напряжения 12В опорное значение напряжения для переключения микросхемы составляет 4В и 8В. При напряжении 7,8В (Рисунок 10) на выходе таймера – высокий уровень сигнала (светодиод LED1 не горит). При достижении 8В (рисунок 11) произойдет переключение микросхемы – загорается светодиод LED1. Дальнейшее увеличение напряжение никаких изменений в работе таймера не вызовет.
Всего комментариев: 0
Регулировка частоты и скважности на 555. Генератор прямоугольных импульсов на NE555
555 – аналоговая интегральная микросхема, универсальный таймер – устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры. В качестве примеров применения микросхемы-таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтры дребезга, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи электроэнергии, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры и др.
В данной статье расскажу о построении генератора на этой микросхеме. Как написано выше мы уже знаем что микросхема формирует повторяющиеся импульсы со стабильными временными характеристиками, нам это и нужно.
Схема включения в астабильном режиме. На рисунке ниже это показано.
Так как у нас генератор импульсов, то мы должны знать их примерную частоту. Которую мы рассчитываем по формуле.
Значения R1 и R2 подставляются в Омах, C – в фарадах, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буковкой t. Оно складывается из длительности самого импульса – t1 и промежутком между импульсами – t2. t = t1+t2.
Частота и период – понятия обратные друг другу и зависимость между ними следующая:
f = 1/t.
t1 и t2 разумеется тоже можно и нужно посчитать. Вот так:
t1 = 0.693(R1+R2)C;
t2 = 0.693R2C;
С теорией закончили так что приступим к практике.
Разработал простенькую схему с доступными всем деталями.
Расскажу о ее особенностях. Как уже многие поняли, переключатель S2 используется для переключения рабочей частоты. Транзистор КТ805 используется для усиления сигнала (установить на небольшой радиатор).
Резистор R4 служит для регулировки тока выходного сигнала. Сама микросхема служит генератором. Скважность и частоту рабочих импульсов изменяем резисторами R3 и R2. Диод служит для увеличения скважности(можно вообще исключить). Также присутствует шунт и индикатор работы, для него используется светодиод со встроенным ограничителем тока(можно использовать обычный светодиод ограничив ток резистором в 1 кОм). Собственно это все, далее покажу как выглядит рабочее устройство.
Вид сверху, видны переключатели рабочей частоты.
Снизу прикрепил памятку.
Данными подстроечными резисторами регулируется скважность и частота (на памятке видно их обозначение).
Сбоку выключатель питания и выход сигнала.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| Т1 | Биполярный транзистор | КТ805А | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| D1 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| С1 | Конденсатор | 1 нФ | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| С2 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| С3 | Конденсатор | 1000 нФ | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| C4 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| R1 | Резистор | 500 Ом | 1 |
Электрический импульс — это кратковременный всплеск напряжения или силы тока.
То есть это такое событие в цепи, при котором напряжение резко повышается в несколько раз, а затем так же резко падает к исходной величине. Самый понятный пример — электрический импульс, заставляющий наше сердце биться. Самое же большое количество импульсов возникает у нас в нервных клетках головного и спинного мозга. Мы мыслим и решаем уроки благодаря электрическим импульсам!
А что в электронике? В электронике импульсы применяются повсеместно. Например, в микроконтроллерах или даже в полноценных процессорах домашнего компьютера электрические импульсы задают ритм его работы. Они еще называются тактовыми, или синхро-импульсами. Порой быстродействие вычислительных машин сравнивают именно при помощи значений тактовой частоты.
Все данные внутри электронных устройств тоже передаются при помощи импульсов. Наш интернет, проводной и беспроводной, сотовая связь и даже пульт от телевизора — все используют импульсный сигнал. Попробуем выполнить несколько заданий и на собственном опыте понять особенности генерации электрических импульсов.
А начнем мы со знакомства с их важными характеристиками.
1. Период и скважность импульсного сигнала
Представим себе, что мы готовимся к встрече Нового Года и нам просто необходимо сделать мигающую гирлянду. Поскольку мы не знаем, как заставить её мигать самостоятельно, сделаем гирлянду с кнопкой. Будем сами нажимать на кнопку, соединяя тем самым цепь гирлянды с источником питания и заставляя лампочки зажигаться.
Принципиальная схема гирлянды с ручным управлением будет выглядеть так:
Внешний вид макет
Собираем схему и проводим небольшой тест. Попробуем управлять гирляндой согласно нехитрому алгоритму:
- нажимаем на кнопку;
- ждем 1 секунду;
- отпускаем кнопку;
- ждем 2 секунды;
- переходим к пункту 1.
Это алгоритм периодического процесса. Нажимая на кнопку по алгоритму мы тем самым генерируем настоящий импульсный сигнал! Изобразим на графике его временную диаграмму.
У данного сигнала мы можем определить период повторения и частоту.
Период повторения (T) — это отрезок времени, за который гирлянда возвращается в исходное состояние. На рисунке хорошо виден этот отрезок, он равен трем секундам. Величина обратная периоду повторения называется частотой периодического сигнала (F) . Частота сигнала измеряется в Герцах. В нашем случае:
F = 1/T = 1/3 = 0.33 Гц
Период повторения можно разбить на две части: когда гирлянда горит и когда она не горит. Отрезок времени, в течение которого гирлянда горит называется длительностью импульса (t) .
А теперь самое интересное! Отношение периода повторения (T) к длительности импульса (t) называется скважностью .
S = T / t
Скважность нашего сигнала равна S = 3/1 = 3. Скважность величина безразмерная.
В англоязычной литературе принят другой термин — коэффициент заполнения (Duty cycle) . Это величина, обратная скважности.
D = 1 / S = t / T
В случае нашей гирлянды коэффициент заполнения равен:
D = 1 / 3 = 0. 33(3) ≈ 33%
Этот параметр более нагляден. D = 33% означает, что треть периода занята импульсом. А, например, при D = 50% длительность высокого уровня сигнала на выходе таймера будет равна длительности низкого уровня.
2. Генерация импульсного сигнала при помощи микросхемы 555
Теперь попробуем заменить человека и кнопку, ведь мы не хотим весь праздник включать и выключать гирлянду каждые 3 секунды.
В качестве автоматического генератора импульсов используем очень известную микросхему семейства 555. Микросхема 555 — это генератор одиночных или периодических импульсов с заданными характеристиками. По-другому данный класс микросхем называют таймерами.
Существуют разные модификации таймера 555, разработанные разными компаниями: КР1006ВИ1, NE555, TLC555, TLC551, LMC555. Как правило, все они имеют одинаковый набор выводов.
Также производители выделяют два режима работы таймера: одновибратор и мультивибратор. Нам подойдет второй режим, именно в нем таймер будет непрерывно генерировать импульсы с заданными параметрами.
Для примера, подключим к таймеру 555 один светодиод. Причем, используем вариант, когда положительный вывод светодиода соединяется с питанием, а земля к таймеру. Позже будет понятно, почему мы делаем именно так.
Принципиальная схема
Внешний вид макета
Примечание.
В этой схеме есть три компонента без номиналов: резисторы Ra и Rb, а также конденсатор C1 (далее просто C). Дело в том, что именно с помощью этих элементов настраиваются нужные нам характеристики генерируемого импульсного сигнала. Делается это с помощью несложных формул, взятых из технической документации к микросхеме.
T = 1/F = 0.693*(Ra + 2*Rb)*C; (1)
t = 0.693*(Ra + Rb)*C; (2)
Ra = T*1.44*(2*D-1)/C; (3)
Rb = T*1.44*(1-D)/C. (4)
Здесь F — частота сигнала; T — период импульса; t — его длительность; Ra и Rb — искомые сопротивления. Исходя из этих формул, коэффициент заполнения не может быть меньше 50% (иначе мы получим отрицательное значение сопротивления).
Вот это новость! А что же нам делать с гирляндой? Ведь согласно нашей постановке, коэффициент заполнения импульсного сигнала должен быть непременно 33%.
Чтобы обойти это ограничение имеется два способа. Первый способ заключается в использовании другой схемы подключения таймера. Существуют более сложные схемы, которые позволяют варьировать параметр D во всем диапазоне от 0 до 100%. Второй способ не требует переделки схемы. Мы просто-напросто инвертируем выход таймера!
Собственно, в предложенной выше схеме мы это уже и сделали. Вспомним, что катод светодиода мы соединили с выводом таймера. В этой схеме светодиод будет гореть, когда на выходе таймера будет низкий уровень.
Раз так, то нам нужно настроить сопротивления Ra и Rb схемы так, чтобы коэффициент заполнения D был равен 66.6%. Учитывая, что T = 3 сек, а D = 0.66, получаем:
Ra = 3*1.44*(2*0.66 — 1)/0.0001 = 13824 Ом
Rb = 3*1.44*(1-D)/0.0001 = 14688 Ом
На самом деле, если мы будет использовать более точные значения D, то получим Ra = Rb = 14400 Ом.
Вряд ли мы найдем резистор с таким номиналом. Скорее всего нам потребуется поставить последовательно несколько резисторов, например: один резистор на 10 КОм и 4 штуки на 1 КОм. Для большей точности можем добавить еще два резистора по 200 Ом.
В результате должно получиться что-то подобное:
В этой схеме используются резисторы на 15 КОм.
3. Подключение группы светодиодов к таймеру 555
Теперь, когда мы научились задавать нужный ритм, соберем небольшую гирлянду. В новой схеме пять светодиодов будут включаться на 0.5 сек каждую секунду. Для такого ритма Ra = 0, Rb = 7.2 кОм. То есть, вместо резистора Ra мы можем поставить перемычку.
Выход микросхемы 555 слишком слабый для того, чтобы одновременно зажечь 5 светодиодов. А ведь в настоящей гирлянде их может быть штук 15, 20 и более. Чтобы решить эту проблему, используем биполярный транзистор, работающий с режиме электронного ключа. Возьмем самый распространенный NPN транзистор 2N2222. Также в этой схеме можно использовать полевой N-канальный транзистор, например 2N7000.
Нашим светодиодам потребуется токозадающий резистор. Суммарный ток пяти параллельно соединенных светодиодов должен быть равен I = 20 мА*5 = 100 мА. Напряжение питания всей схемы 9 Вольт. На светодиоде красного цвета напряжение падает на 2 Вольта. Таким образом закон ома на данном участке цепи имеет вид:
100 мА = (9В-2В)/R;
отсюда R2 = 7В/0.1А = 70 Ом.
Округлим сопротивление до 100 Ом, которое можно получить параллельным соединением двух резисторов на 200Ом. А можно и вовсе оставить один резистор на 200Ом, просто светодиоды будут гореть немного тусклее.
Принципиальная схема
Внешний вид макета
Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать.
Собираем схему, подключаем батарейку и наблюдаем за результатом. Если все работает как надо, закрепим полученные знания, сделав несколько забавных устройств.
Задания
- 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.
Увеличить частоту звука, например, до 100 Гц. Если поднять частоту до 15 кГц, то можно будет отпугивать комаров!Заключение
Как уже говорилось, таймер 555 — очень популярная микросхема. Это объясняется тем, что большинству электронных устройств свойственны периодические процессы. Любой звук — это периодический процесс. ШИМ сигнал, управляющий скоростью двигателя — тоже периодический, причем с изменяющимся коэффициентом заполнения. И как уже говорилось, работа любого микроконтроллера и процессора основана на тактовом сигнале, имеющем очень точную частоту.
На следующем уроке мы сделаем бинарные часы с помощью таймера и двоичного счетчика. Будет немного сложнее, но интереснее!
Путь в радиолюбительство начинается, как правило, с попытки сборки несложных схем. Если сразу же после сборки схема начинает подавать признаки жизни, – мигать, пищать, щелкать или разговаривать, то путь в радиолюбительство почти открыт.
Насчет «разговаривать», скорее всего, получится не сразу, для этого придется прочитать немало книг, спаять и наладить некоторое количество схем, может быть, сжечь большую или маленькую кучу деталей (лучше маленькую).
А вот мигалки и пищалки получаются практически у всех и сразу. И лучшего элемента, чем найти для этих опытов, просто не удастся. Для начала рассмотрим схемы генераторов, но перед этим обратимся к фирменной документации – DATA SHEET. Прежде всего, обратим внимание на графическое начертание таймера, которое показано на рисунке 1.
А на рисунке 2 показано изображение таймера из отечественного справочника. Здесь оно приведено просто для возможности сравнения обозначений сигналов у них и у нас, к тому же «наша» функциональная схема показана более подробно и понятно.
Рисунок 1.
Рисунок 2.
Одновибратор на базе 555
На рисунке 3 изображена схема одновибратора. Нет, это не половинка мультивибратора, хотя сам он вырабатывать колебания не может.
Ему требуется посторонняя помощь, пусть даже небольшая.
Рисунок 3. Схема одновибратора
Логика действия одновибратора достаточно проста. На вход запуска 2 подается кратковременный импульс низкого уровня, как показано на рисунке. В результате на выходе 3 получается прямоугольный импульс длительностью ΔT = 1,1*R*C. Если подставить в формулу R в омах, а C в фарадах, то время T получится в секундах. Соответственно при килоомах и микрофарадах результат будет в миллисекундах.
А на рисунке 4 показано, как сформировать запускающий импульс с помощью простой механической кнопки, хотя это вполне может быть полупроводниковый элемент, – микросхема или транзистор.
Рисунок 4.
В целом одновибратор (иногда называют моновибратор, а у бравых военных в ходу было слово кипп-реле) работает следующим образом. При нажатии на кнопку, импульс низкого уровня на выводе 2 приводит к тому, что на выходе таймера 3 устанавливается высокий уровень. Неспроста этот сигнал (вывод 2) в отечественных справочниках называется запуском.
Транзистор, соединенный с выводом 7 (DISCHARGE) в этом состоянии закрыт. Поэтому, ничто не мешает заряжаться времязадающему конденсатору C. Во времена кипп-реле, конечно, никаких 555 не было, все делалось на лампах, в лучшем случае на дискретных транзисторах, но алгоритм работы был такой же.
Пока конденсатор заряжается, на выходе удерживается напряжение высокого уровня. Если в это время на вход 2 подать еще импульс, состояние выхода не изменится, длительность выходного импульса таким образом уменьшить или увеличить нельзя, повторного запуска одновибратора не произойдет.
Другое дело, если подать импульс сброса (низкий уровень) на 4 вывод. На выходе 3 сразу же появится низкий уровень. Сигнал «сброс» имеет высший приоритет, и поэтому может быть подан в любой момент.
По мере заряда напряжение на конденсаторе возрастает, и, в конце концов, достигает уровня 2/3U. Как было рассказано в предыдущей статье, это есть уровень срабатывания, порог, верхнего компаратора, который приводит к сбросу таймера, что является окончанием выходного импульса.
На выводе 3, появляется низкий уровень и в этот же момент открывается транзистор VT3, который разряжает конденсатор C. На этом формирование импульса заканчивается. Если после окончания выходного импульса, но не раньше, подать еще один запускающий импульс, то на выходе сформируется выходной, такой же, как и первый.
Конечно, для нормальной работы одновибратора запускающий импульс должен быть короче, чем импульс, формирующийся на выходе.
На рисунке 5 показан график работы одновибратора.
Рисунок 5. График работы одновибратора
Как можно использовать одновибратор?
Или как говаривал кот Матроскин: «А какая от этого одновибратора польза будет?» Можно ответить, что достаточно большая. Дело в том, что диапазон выдержек времени, который можно получить от этого одновибратора, может достигать не только несколько миллисекунд, но и доходить до нескольких часов. Все зависит от параметров времязадающей RC цепочки.
Вот, пожалуйста, почти готовое решение для освещения длинного коридора. Достаточно дополнить таймер исполнительным реле или нехитрой тиристорной схемой, а в концах коридора поставить пару кнопок! Кнопку нажал, прошел коридор, и не надо заботиться о выключении лампочки. Все произойдет автоматически по окончании выдержки времени. Ну, это просто информация к размышлению. Освещение в длинном коридоре, конечно, не единственный вариант применения одновибратора.
Как проверить 555?
Проще всего спаять несложную схему, для этого почти не понадобится навесных деталей, если не считать таковыми единственный переменный резистор и светодиод для индикации состояния выхода.
У микросхемы следует соединить выводы 2 и 6 и подать на них напряжение, изменяемое переменным резистором. К выходу таймера можно подсоединить вольтметр или светодиод, конечно же, с ограничительным резистором.
Но можно ничего и не паять, более того, провести опыты даже при «наличии отсутствия» собственно микросхемы. Подобные исследования можно проделать с помощью программы – симулятора Multisim. Конечно, такое исследование очень примитивно, но, тем не менее, позволяет познакомиться с логикой работы таймера 555. Результаты «лабораторной работы» показаны на рисунках 6, 7 и 8.
Рисунок 6.
На этом рисунке можно увидеть, что входное напряжение регулируется переменным резистором R1. Около него можно рассмотреть надпись «Key = A», говорящую о том, что величину резистора можно изменять, нажимая клавишу A. Минимальный шаг регулировки 1%, вот только огорчает, что регулирование возможно лишь в сторону увеличения сопротивления, а уменьшение возможно только «мышкой».
На этом рисунке резистор «уведен» до самой «земли», напряжение на его движке близко к нулю (для наглядности измеряется мультиметром). При таком положении движка на выходе таймера высокий уровень, поэтому выходной транзистор закрыт, и светодиод LED1 не светится, о чем говорят его белые стрелки.
На следующем рисунке показано, что напряжение несколько увеличилось.
Рисунок 7.
Но увеличение происходило не просто так, а с соблюдением некоторых границ, а, именно, порогов срабатывания компараторов. Дело в том, что 1/3 и 2/3, если выразить в десятичных дробях в процентах будут 33,33… и 66,66… соответственно. Именно в процентах показана введенная часть переменного резистора в программе Multisim. При напряжении питания 12В это получится 4 и 8 вольт, что достаточно удобно для исследования.
Так вот, на рисунке 6 показано, что резистор введен на 65%, а напряжение на нем 7,8В, что несколько меньше расчетных 8 вольт. При этом светодиод на выходе погашен, т.е. на выходе таймера до сих пор высокий уровень.
Рисунок 8.
Дальнейшее незначительное увеличение напряжения на входах 2 и 6, всего на 1 процент (меньше не дают возможности программы) приводит к зажиганию светодиода LED1, что и показано на рисунке 8, – стрелочки возле светодиода приобрели красный оттенок. Такое поведение схемы говорит о том, что симулятор Multisim работает достаточно точно.
Если продолжить увеличивать напряжение на выводах 2 и 6, то никакого изменения на выходе таймера не произойдет.
Генераторы на таймере 555
Диапазон частот, генерируемый таймером, достаточно широк: от самой низкой частоты, период которой может достигать нескольких часов, до частот в несколько десятков килогерц. Все зависит от элементов времязадающей цепи.
Если не требуется строго прямоугольная форма сигнала, то можно сгенерировать частоту до нескольких мегагерц. Иногда такое вполне допускается, – форма не важна, но импульсы присутствуют. Чаще всего такая небрежность по поводу формы импульсов допускается в цифровой технике. Например, счетчик импульсов реагирует на фронт или спад импульса. Согласитесь, в этом случае «прямоугольность» импульса никакого значения не имеет.
Генератор импульсов формы меандр
Один из возможных вариантов генератора импульсов формы меандр показан на рисунке 9.
Рисунок 9. Схема генераторов импульсов формы меандр
Временные диаграммы работы генератора показаны на рисунке 10.
Рисунок 10. Временные диаграммы работы генератора
Верхний график иллюстрирует сигнал на выходе (вывод 3) таймера. А на нижнем графике показано, как изменяется напряжение на времязадающем конденсаторе.
Все происходит точно так же, как уже было рассмотрено в схеме одновибратора показанной на рисунке 3, только не используется запускающий одиночный импульс на выводе 2.
Дело в том, что при включении схемы на конденсаторе C1 напряжение равно нулю, именно оно и переведет выход таймера в состояние высокого уровня, как показано на рисунке 10. Конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R1.
Напряжение на конденсаторе возрастает по экспоненте до тех пор, пока не достигнет порога верхнего порога срабатывания 2/3*U. В результате таймер переключается в нулевое состояние, поэтому конденсатор C1 начинает разряжаться до нижнего порога срабатывания 1/3*U. По достижении этого порога на выходе таймера устанавливается высокий уровень и все начинается сначала. Формируется новый период колебаний.
Здесь следует обратить внимание на то, что конденсатор C1 заряжается и разряжается через один и тот же резистор R1. Поэтому время заряда и разряда равны, а, следовательно, форма колебаний на выходе такого генератора близка к меандру.
Частота колебаний такого генератора описывается очень сложной формулой f = 0,722/(R1*C1). Если сопротивление резистора R1 при расчетах указать в Омах, а емкость конденсатора C1 в Фарадах, то частота получится в Герцах. Если же в этой формуле сопротивление будет выражено в килоомах (КОм), а емкость конденсатора в микрофарадах (мкФ) результат получится в килогерцах (КГц). Чтобы получился генератор с регулируемой частотой, то достаточно резистор R1 заменить переменным.
Генератор импульсов с регулируемой скважностью
Меандр, конечно, хорошо, но иногда возникают ситуации, требующие регулирования скважности импульсов. Именно так осуществляется регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока (ШИМ регуляторы), это которые с постоянным магнитом.
Меандром называют прямоугольные импульсы, у которых время импульса (высокий уровень t1) равно времени паузы (низкий уровень t2). Такое название в электронику пришло из архитектуры, где меандром называют рисунок кирпичной кладки. Суммарное время импульса и паузы называют периодом импульса (T = t1 + t2).
Скважность и Duty cycle
Отношение периода импульса к его длительности S = T/t1 называется скважностью. Это величина безразмерная. У меандра этот показатель равен 2, поскольку t1 = t2 = 0,5*T. В англоязычной литературе вместо скважности чаще применяется обратная величина, – коэффициент заполнения (англ. Duty cycle) D = 1/S, выражается в процентах.
Если несколько усовершенствовать генератор, показанный на рисунке 9, можно получить генератор с регулируемой скважностью. Схема такого генератора показана на рисунке 11.
Рисунок 11.
В этой схеме заряд конденсатора C1 происходит по цепи R1, RP1, VD1. Когда напряжение на конденсаторе достигнет верхнего порога 2/3*U, таймер переключается в состояние низкого уровня и конденсатор C1 разряжается по цепи VD2, RP1, R1 до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до нижнего порога 1/3*U, после чего цикл повторяется.
Изменение положения движка RP1 дает возможность регулировать длительность заряда и разряда: если длительность заряда возрастает, то уменьшается время разряда. При этом период следования импульса остается неизменным, меняется только скважность, или коэффициент заполнения. Ну, это как кому удобней.
На основе таймера 555 можно сконструировать не только генераторы, но и еще много полезных устройств, о которых будет рассказано в следующей статье. Кстати, существуют программы – калькуляторы для расчета частоты генераторов на таймере 555, а в программе – симуляторе Multisim для этих целей есть специальная закладка.
Борис Аладышкин,
Продолжение статьи:
Поделиться ссылкой: |
|
Существует довольно много схем генераторов импульсов. Многие радиолюбители их переделывают с целью улучшения характеристик. Для тех, кому нужна простая, но функциональная схема генератора прямоугольных импульсов с регулировкой частоты и скважности в довольно широких пределах схема представлена ниже. Кроме того эту схему можно использовать как ШИМ для регулировки мощности нагрузки или регулятор оборотов двигателя, увеличив мощность выходного каскада. У меня такая схема применяется для регулировки оборотов лодочного электромотора, который потребляет 30 ампер. Схема генератора основана на одной из самых распространенных микросхем – таймер NE555. Ее отечественный и импортный аналоги КР1006ВИ1 и LM555.Рассмотрим работу схемы более подробно. Сама схема генератора организована в соответствии со стандартом по даташиту. Резистором R2 регулируется частота импульсов, а с помощью R3 ширина. При этом диапазон регулировки периода длительности лежит в пределах 10-100 микросекунд, а период следования в пределах 50-100 микросекунд. Кроме того эти параметры можно изменять с помощью задающего конденсатора C1. Электролитический конденсатор C3 сглаживает пульсации от источника питания, если же для питания используется аккумулятор или батарейки, то необходимость в нем отпадает и его можно не устанавливать. После сборки ни требуется, ни какой наладки, и в случае безошибочной сборки схемы она начинает работать сразу, как только будет подано питание. Питание генератора то же можно установить в довольно широких пределах без стабилизатора. Оно составляет от 4,5 вольт до 16. Но есть все-таки один недостаток, при изменении напряжения питания немного изменяется частота, если это критично для применяемой схемы, то следует поставить стабилизатор. Для осуществления более точной и плавной регулировки выходных параметров резисторы R2 и R3 следует использовать многооборотные с линейной характеристикой. Максимальный выходной ток таймера составляет 250 миллиампер. Если этого недостаточно, то для умощнения выхода целесообразно установить мощный полевой транзистор рассчитанный на необходимый ток. Они характеризуются малым проходным сопротивление в открытом состоянии, порядка нескольких млОм. Что позволяет при малых размерах коммутировать мощную нагрузку до сотен ампер. И кроме того требуется малое управляющее напряжение. В случае если нагрузка будет индуктивной, например коллекторный двигатель, на выходе нужно установить быстродействующий диод Шоттки в обратной полярности рассчитанный на выходной ток.
Анекдот: Вовочка подходит к бабушке и говорит: |
Схема блокинг-генератора на NE555 и полевом транзисторе, высоковольтный выход
| Схема блокинг-генератора |
Грубо говоря, таймер следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR (THRESHOLD — порог). Как только оно достигнет максимума (кондер заряжен), так открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS (DISCHARGE — разряд) на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю (полный разряд) система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1.
| NE555 |
| ТВС |
Использовать и налаживать схему нужно очень осторожно, т.к на выходе опасное напряжение около 3000 вольт. Без нагрузки прибор должен потреблять очень маленький ток, если потребляет много, добавьте немного витков в первичную обмотку.
Включать и налаживать устройство очень аккуратно, на выходе высокое напряжение.
Генератор пилообразного напряжения на 555 таймере
Генератор пилообразного напряжения на 555 таймере
Пилообразный сигнал может быть сформирован разными способами, одним из наиболее популярных способов является заряд конденсатора стабильным током. При этом напряжение на конденсаторе будет линейно нарастать, и если полностью разряжать конденсатор при достижении на нём максимального напряжения, то и будет сформирован пилообразный сигнал. По сути дела схема является обычным релаксационным генератором.
Обычно для реализации такого генератора используют тиристор или его аналог на биполярных транзисторах. Но можно использовать альтернативный способ, применив интегральный таймер 555 (КР1006ВИ1). Схема такого генератора пилообразного напряжения изображена на рисунке 1. Она состоит из источника стабильного тока, выполненного на транзисторе VT1 и стабилитроне D1, и узла управления разрядом, выполненным на микросхеме интегрального таймера 555 (КР1006ВИ1) и диоде D2.
Рис. 1. Принципиальная схема генератора пилообразного напряжения на 555 таймере (КР1006ВИ1).
Выход 3 таймера соединён со входом 5 через диод D2, что позволяет снизить напряжение на внутреннем делителе до нуля при наличии на выходе таймера сигнала низкого уровня. Такая конфигурация позволяет почти полностью разрядить конденсатор С1. Как только конденсатор разрядится до некоторого минимального напряжения, то таймер переключается и конденсатор начинает заряжаться от источника тока, и далее процесс циклично повторяется.
Частота колебаний генератора пилообразного напряжения зависит от ёмкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1. Частота определяется по формуле
F=0,4/R1C1. При указанных на схеме номиналах она будет составлять примерно 4 кГц.
Ток, протекающий через резистор R1 должен быть небольшим, так как в процессе разряда конденсатора выход источника тока замыкается на землю. Этот ток рассчитывается по формуле
I=(VD1-Vbe)/R1,
где VD1 – это напряжение стабилизации стабилитрона D1 (в данном случае 4,7В) и Vbe – прямое напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1 (0,7В). Для получения хорошей формы сигнала ток, протекающий через резистор R1 не должен превышать 20 мА.
В качестве транзистора VT1 можно использовать практически любой маломощный низкочастотный pnp транзистор, например, КТ502. Стабилитрон D1 – любой с напряжением стабилизации 4,7 вольт. Если применить стабилитрон на напряжение 2,7 вольт, то напряжение питания схемы можно будет снизить до 5В. Диод D2 – любой кремниевый, например, кд503, кд 509.
BACK
Схема генератора импульсов на 555
Генератор прямоугольных импульсов на NE555 (1Гц— 100кГц)
Представляю Вашему вниманию генератор прямоугольных импульсов(генератор меандра), собранный на основе таймера NE 555 .
Этот генератор может оказаться нужным дополнением в вашей измерительной лаборатории: для проверки различных трактов низкочастотных и высокочастотных схем, усилителей, радиоприемников, передатчиков, телевизоров, а также для экспериментов с различными цифровыми устройствами, и преобразователями.
Как видно из рисунка схема может выдавать шесть фиксированных частот. При необходимости получения определенной частоты, в выбранном диапазоне, необходимо заменить резистор номиналом в 68кОм цепочкой из резисторов 100кОм и 10кОм, как показано на рисунке.
Генератор прямоугольных импульсов на NE555 (1Гц— 100кГц)
Генератор высокого напряжения на NE555
Автор: Sobiratel_sxem, [email protected]
Опубликовано 03.12.2013.
Создано при помощи КотоРед.
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)
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.
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.
Пример №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.
3 комментария
Здравствуйте! Хотел бы поблагодарить за столь простую и доступную схему. Я собираю генеретор импульсов для автосигнализации Pandora DX — 40
для которого необходим вход U-3…100 8Гц. В автомобиле я не нашел такого наминала.
В вашем примере №7 не обозначены номиналы для С1 и R1. Не могли бы вы мне написать их?
Здравствуйте! Хочу на данной микросхеме собрать генератор частоты. Питание потребителя 120 В 400 Гц (повышать хочу трансформатором ТН или ТАН). Получится ли? Если да, то какая схема подходит и какие будут ньюансы? Заранее, благодарю!
Забыл упомянуть, что в качестве потребителя — вентилятор эв-0,7-1640
Генератор импульсовс использованием таймера 555: 3 шага
Примечание! Перед тем, как начать добавлять чип 555, обязательно заземлите себя, поскольку статическое электричество может дать вашему чипу смертельный удар! Или вы можете сделать это специально, чтобы воплотить в жизнь свои фантазии об Императоре Палпатине.
В верхней части чипа будет небольшая выемка или ямочка. Выемка или выемка расположена между контактами 1 (отрицательный вывод) и 8 (положительный вывод) на микросхеме (см. Рисунок 1-2). Штыри пронумерованы против часовой стрелки, начиная с штифта 1 в верхнем левом углу микросхемы, когда край впадины / выемки обращен от вас.
На Рисунке 1-1 показана принципиальная электрическая схема. Есть несколько способов разместить компоненты на печатной плате, так что с чего начать, зависит только от вас. Обычно я начинаю с пайки гнезда микросхемы на печатной плате, а затем добавляю остальные компоненты. Вы можете использовать 8-контактный разъем IC, поэтому вам не нужно припаивать чип 555 непосредственно к печатной плате. Мне нравится рисовать и выделять разделы, завершенные маркером, когда я иду, чтобы отслеживать свой прогресс и убедиться, что я ничего не забыл.
Будьте осторожны при пайке конденсатора 1 мкФ (C1) и светодиода, так как они поляризованы.Отрицательная сторона конденсатора будет отмечена отрицательными символами на корпусе конденсатора. Плоский край светодиода указывает на отрицательную сторону, или вы можете посмотреть на ножки светодиода. Более короткая нога – это отрицательный вывод.
Совет: Подключить контакт 2 к контакту 6 может быть немного сложно. Один из приемов состоит в том, чтобы соединить контакты 2 и 6 снизу с помощью провода, который вы обрезали ранее (см. Фото).
Когда вы закончите пайку всех компонентов, подключите цепь к 9-вольтовой батарее.Светодиод мигает? Это!? Тогда отлично! Вы все правильно подключили!
Если он не мигает, не грусти! Убедитесь, что все правильно заземлено и что паяные соединения надежны. Также проверьте, правильно ли вы сориентировали вещи. Если он по-прежнему не работает, возможно, вы слишком перешли к Лорду ситхов на микросхеме 555 … или у вас разрядилась батарея.
Простая схема тонального генератора с использованием таймера NE555 IC
Схема тонального генератора обычно использует микросхему таймера 555 для создания ряда звуков.Как правило, схемы тонального генератора включают треугольные, квадратные, пилообразные и синусоидальные схемы. Такие периодические сигналы производят различные звуковые сигналы при подключении к звуковому преобразователю. Итак, в этом проекте мы разработаем простую схему тонального генератора с использованием одной микросхемы таймера 555.
Эта схема состоит из нестабильного мультивибратора, использующего микросхему таймера NE555 . Это дает непрерывный выходной сигнал прямоугольной формы. Схема имеет частоту колебаний от 670 до 680 Гц.
[спонсор_1]Аппаратный компонент
[inaritcle_1]| Имя контакта | Номер контакта | Описание |
| GND | 1 | Земля |
| TRIG | 2 | Триггер, установлен на 1/3 Vcc |
| OUT | 3 | Выход таймера |
| RESET | 4 | Сброс активного низкого уровня |
| CONT | 5 | Контроль порога компаратора |
| THRES | 6 | Порог, установлен до 2/3 Vcc |
| DISCH | 7 | Низкоомный разрядный тракт |
| Vcc | 8 | Напряжение питания микросхемы (6–12 В) |
Схема соединений
Рабочее пояснение
Работа этой схемы основана на принципе работы автогенератора (нестабильный мультивибратор), выполняемого схемой прецизионного таймера 555 ( NE555 ).Когда схема включена, значения резисторов ( R1 , R2 ) и конденсаторов ( C1 , C2 ) на левой стороне схемы устанавливают высоту выходного тона, поступающего от аудиопреобразователя. (громкоговоритель), включая переменный резистор (потенциометр), служащий для контроля высоты тона.
Конденсатор ( C2 ) слева отфильтровывает столько шума или нежелательной работы потенциометра, из-за чего мы получаем плавное изменение шага во время регулировки.Эта схема может работать от источника питания от 6 В до 12 В.
Приложения
- Обычно используется в системах домашней безопасности, например, в системе охранной сигнализации и звонков.
- Используется для тонального сигнала ответа станции в телефонных устройствах.
- Используется для создания мелодий в таких устройствах, как игрушки и дверные звонки.
Схема генератора звукового тона с использованием 555, 741 IC
Схема тонального генератора может использоваться для различных приложений, таких как сигнализация, звонки, индикаторы и т. Д.Тональный генератор состоит из прямоугольных, треугольных, пилообразных схем генератора периодических волн, обычно прямоугольных генераторов. Такие периодические сигналы издают звуковой сигнал при подключении к аудиопреобразователям, таким как динамик, пьезоэлектрический преобразователь и т. Д.
Схема простого тонального генератора с использованием 555
Схема ниже состоит из нестабильного мультивибратора, использующего микросхему таймера 555. Он генерирует непрерывный прямоугольный сигнал на выходе. Схема имеет частоту колебаний около 670-680 Гц. Звуковая частота схемы может быть изменена в широких пределах, изменяя значения любого из сопротивлений R1, R2 или емкости C1.
Для вычисления результирующей частоты из значений R1, R2, C1,
Частота, f = 1 / (0,69 * (R1 + 2 * R2) * C)
Для частой настройки сопротивление R2 лучше заменить на потенциометр. В положении R2 подключите клемму стеклоочистителя и любой из концевых клемм потенциометра.
Выберите громкоговоритель с соответствующим сопротивлением и мощностью, обычный громкоговоритель на 8 Ом может работать нормально. Выходное сопротивление следует отрегулировать в соответствии с номинальной мощностью выбранного громкоговорителя.
Для улучшения качества вывода усилите выходной сигнал с помощью транзистора. Схема может хорошо работать даже без усиления.
Необходимые компоненты
микросхема – NE555
Резистор – R1 – 15 кОм, R2 – 100 кОм, R3 – 100
Конденсатор – C1 – 10 нФ, C2 – 100 нФ
Громкоговоритель
Питание – аккумулятор 9В
Схема тон-генератора ОУ
Эта схема представляет собой тон-генератор, использующий операционный усилитель.Здесь также схема представляет собой нестабильный мультивибратор, который генерирует прямоугольный сигнал с частотой около 3 кГц.
Операционный усилитель 741 может выдавать лишь небольшой выходной ток. Таким образом, если он подключен напрямую к динамику, генерируемый звук не будет иметь достаточной громкости. Таким образом, выходной сигнал усиливается с помощью транзистора.
Астабильный мультивибратор операционного усилителя будет содержать как положительный, так и отрицательный полупериод. Но здесь эмиттер транзистора подключен к минусу питания.Таким образом, он содержит только 6В для выхода высокого состояния. И 0 В для низкого состояния или во время отрицательного полупериода.
Конденсаторы C1 и R3 подключены к сигнальной земле или эквипотенциальному соединению. Если питание берется от одного блока питания, эквипотенциальный потенциал для питания может быть получен от сети делителя напряжения. Или, используя две последовательные батареи или источник питания, опорный узел может принимать в качестве сигнала заземление или ноль вольт.
Необходимые компоненты
Резистор – R1 – 15 кОм, R2, R3 – 10 кОм, R4 – 3.3к
Конденсатор – C1 – .01 мкФ
Транзистор -Q1 – BC547
LS – Громкоговоритель
Схема сирены полиции с использованием NE555
Воющая сирена может использоваться как тон-генератор, индикаторы, сигнализация и т. Д.
Схема состоит из двух нестабильных схем мультивибратора на микросхеме 555. Один с низкой частотой (IC 1), а другой с высокой частотой (IC2). Низкочастотный выход первого мультивибратора подключен к управляющему напряжению (вывод 5) высокочастотного мультивибратора.Он изменяет выходную частоту IC2 в зависимости от изменения уровня напряжения на выходе IC1. Таким образом, схема выдает завывающий тон с периодическим изменением частоты. Используя транзистор или усилитель мощности, можно еще больше улучшить выходной звук.
Необходимые компоненты
Резистор – R1 – 1,5 кОм, R2, R3 – 10 кОм, R4 – 39 кОм, R5 – 100 кОм, R6 – 270
Конденсатор – C1, C5 – 100 мкФ, C2 – 100 мкФ, C3 – 10 мкФ, C4 – 10 мкФ
Поставка – 4.5 В -16 В
Схема звукового сигнала с использованием таймера 555 IC
Здесь схема простой звуковой сигнализации с использованием микросхемы 555 IC, которая генерирует звуковой сигнал. Эта схема тонального генератора подходит для индикаторов, аварийной сигнализации и т. Д. Схема состоит из двух цепей нестабильного мультивибратора, одна с очень низкой частотой колебаний, а другая с высокочастотным звуком.
В данной схеме секции мультивибратора IC1 и IC2 имеют частоту колебаний около 1 Гц и 700 Гц соответственно.
Секция IC2 состоит из простой схемы тонального генератора. Если мы подключим вывод сброса IC2 к источнику питания, то он будет работать как обычный тон-генератор. Но здесь выходной контакт 3 IC1 подключился к контакту сброса 4 IC2. Таким образом, низкочастотный сигнал прерывает колебание высокочастотного сигнала.
Поскольку микросхема 555 имеет активный сброс низкого уровня входного сигнала, секция тонального генератора схемы колеблется только во время высокого состояния выхода IC1. Таким образом, схема включает и выключает высокочастотный звуковой сигнал между коротким интервалом времени, что приводит к звуковому сигналу – звуковому сигналу.
Выходной тональный сигнал можно широко изменять, регулируя частоту первого и второго мультивибраторов.
Резистор – R1 – 1 кОм, R2, R3 – 6,8 кОм, R4 – 100 кОм, R5 – 270
Конденсатор – C1, C5 – 100 мкФ, C3 – 10 нФ, C2, C4 – 100 нФ
555 Генератор прямоугольных сигналов с переменной частотой
Этот простой генератор прямоугольных сигналов с переменной частотой 555 выдает выходной сигнал переменной частоты от 2800 Гц до 120 кГц с этими значениями.
| ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ | |
| R1 | 2,2 кОм |
| R2 | 4,7 кОм |
| VR1 | 250 кОм |
| C1 | Майларовый конденсатор 0,001 мкФ (102) |
| C2 | Майларовый конденсатор 0,01 мкФ (103) |
| IC1 | NE555 |
555 подключен для нестабильной работы. Здесь синхронизирующий резистор теперь разделен на две части, R1 и R2 + VR1, с разрядным контактом 7, подключенным к соединению R1 и R2 + VR1.Когда источник питания подключен, синхронизирующий конденсатор C1 заряжается до 2/3 В куб.см через R1 и R2 + VR1. Когда напряжение на конденсаторе достигает 2/3 В cc , верхний компаратор запускает триггер, и конденсатор начинает разряжаться по направлению к земле R2 + VR1. Когда разряд достигает 1/3 В куб.см , срабатывает нижний компаратор и запускается новый цикл.
Затем конденсатор периодически заряжается и разряжается между 2/3 В куб. См и 1/3 В куб. См соответственно.Состояние выхода высокое во время цикла зарядки в течение периода времени t1, так что
t1 = 0,693 (R1 + R2 + VR1) C1
Низкое состояние выхода во время цикла разряда в течение периода времени t2, задаваемого
t2 = 0,693 (R2 + VR1) C1
Таким образом, общий период заряда и разряда составляет
Т = t1 + t2
= 0,693 [R1 + 2 (R2 + VR1)] C1 (секунды)
, так что выходная частота задается как
f = 1 / T
= 1.443/ {[R1 + 2 (R2 + VR1)] C1} (Вы можете получить частоту в кГц, когда R1, R2, VR1 в кОм и C в мкФ)
Пример:
R1 = 2,2 кОм
R2 + VR1 = 100 кОм
C1 = 0,001 мкФ
F = 1,443 / {[2,2 + 2 (100)] × 0,001}
= 7,136 кГц
Частота регулируется потенциометром VR1.
Чтобы получить точную частоту, вы можете использовать регулируемый источник питания.
Генератор прямоугольных сигналов 555
Присылайте, пожалуйста, свои идеи, которые очень важны для нашего успеха…
A Junk box 555 PWM Генератор
Часто вам понадобится простая схема генератора с широтно-импульсной модуляцией для тестирования или запуска небольших ламп постоянного тока и двигателей в ваших электронных проектах.Существуют способы создания дешевых и практичных схем в домашних условиях, и сегодня мы сосредоточимся на сборке 555 ШИМ-генератора мусорной коробки. Более того, внизу этого поста есть небольшой сюрприз!
Принципиальная схемаСначала давайте начнем с практической принципиальной схемы. Как указано выше, таймер 555 используется здесь в этой схеме в качестве ядра генератора ШИМ, а также для выполнения некоторых менее обычных функций.
Описание конструкции
В схеме NE555P (IC1) сконфигурирован как обычный базовый нестабильный мультивибратор (AMV), но с небольшими изменениями.Модификация включает в себя многооборотный подстроечный резистор 10K (P1) и пару диодов 1N4148 (D1 и D2) для регулирования соотношения между метками и пространством. Когда подстроечный резистор находится на максимальном значении, выходной сигнал на выводе 3 IC1 преимущественно высокий, с только узкими импульсами до нуля. При минимальной настройке выходной сигнал в основном равен нулю с узкими положительными импульсами. Это связано с тем, что, когда подстроечный резистор находится на максимальном уровне, для зарядки C1 (2n4) требуется гораздо больше времени, чем для его разрядки, поэтому выход должен проводить большую часть своего времени при напряжении Vcc (близком к 5V).Обратное применяется, когда подстроечный резистор находится на минимальном уровне. При необходимости минимальный и минимальный рабочий цикл можно изменить, изменив номинал резистора 0R (J). Вы должны знать о внутреннем ограничении таймера 555, заключающемся в том, что, когда его выход высокий, он обычно будет где-то между 1,2 В и 1,7 В ниже, чем напряжение питания (Vcc), считая фактически от тока, потребляемого с выхода (контакт 3 ).
2 канала
и ШИМДанная конфигурация схемы даст вам типичный выходной сигнал (PWM1) через выход (контакт 3) IC1.Как видно из моего грязного прототипа макета, частота ШИМ составляет около 27 кГц (максимум) с переменным рабочим циклом, который изменяется примерно от 9% до 99% (см. Таблицу ниже).
| Тримп (P1) | Минимум | Максимум |
|---|---|---|
| Выход (контакт 3) | ~ 300 мВ / 27 кГц / 9% | 3,7 В / 6 кГц / 99% |
Тем не менее, вы можете увидеть «необычный» второй канал (PWM2), возникший из той же схемы генератора PWM! Это просто точная копия первого канала (PWM1), но взятая непосредственно от «разрядной» клеммы (вывод 7) IC1.
В микросхеме таймера 555 разрядный вывод 7 внутри соединен с коллектором разрядного транзистора, и когда на выходном выводе устанавливается низкий уровень, транзистор включается. Обратите внимание, что вывод 7 является открытым коллектором, и его транзистор включается тем же триггером, который управляет выходом на выводе 3. Хотя вывод 7 имеет то же логическое состояние, что и вывод 3, вывод 3 имеет выходной буфер, который может опускаться и источник «сильного» тока, в то время как вывод 7 может передавать «слабый» ток на землю. Тогда также потребуется один подтягивающий резистор (см. Внутреннюю схему).
Излишне напоминать, вы обнаружите, что выход второго канала (PWM2) становится «инвертированным», если вы исследуете его через подтягивающий резистор 10 кОм (R1). Точно так же, как видно на случайных осциллограммах (показанных ниже), у него относительно немного большая амплитуда. Но пока это здорово!
Я должен сказать, что это забавный проект (больше, чем просто учебное упражнение), но вы можете внести ряд изменений, чтобы создать свой собственный дешевый и жизнерадостный двухканальный ШИМ-генератор (генераторы) с использованием дискретных компонентов, которые у вас уже есть. твой пыльный ящик для мусора.Да, это можно сделать, если вы готовы принять некоторые ограничения.
Ниже приведен скромный снимок схемы ШИМ-генератора мусорной коробки, построенной на мини-макетной плате. В моей конкретной сборке я использовал регулируемый источник питания 5 В для макета, который хорошо помещается на краю мини-макета.
А для чего еще это можно использовать?
Принцип его работы не отличается от базового генератора ШИМ 555, за исключением того, что он имеет дополнительный «зеркальный» канал ШИМ. Чтобы быть полезным, выход первичного канала (PWM1) обычно может управлять МОП-транзистором для работы с внешней нагрузкой.Кроме того, второй канал (PWM2) может легко управлять другой внешней нагрузкой, но с соответствующей дополнительной схемой. Правда, представленный дизайн во многом концептуален – он работает, но не оптимален.
Использование каналов ШИМ для управления внешними схемами – вот где я отклонился от основной идеи. Вместо того, чтобы использовать эти сигнальные каналы напрямую, я решил попробовать одну довольно распространенную двойную оптопару MCT6, передающую пару гальванически изолированных каналов ШИМ. На следующем изображении показана основная схема подключения оптопары MCT6, которая является отличной оптопарой (от Vishay), специально разработанной для управления среднескоростной логикой, где ее можно использовать для устранения нежелательного контура заземления и проблем с шумом.По техническим вопросам обращайтесь: [email protected]. Результирующие «свободно висящие» выходы MCT6 могут быть использованы позже для предполагаемых приложений ШИМ по желанию (неинвертированный выход и один инвертированный выход – если они подключены с подтягивающими резисторами).
Плюсы и минусы
Микросхема таймера 555 поставляется с нами с 1972 года! Существует множество производителей и множество различных префиксов и суффиксов номеров деталей. Очевидно, что в некоторых китайских версиях есть некоторые отмеченные аномалии, которые, я надеюсь, не доставят вам серьезных проблем.
Возвращаясь к моему «странному» дизайну, установка предлагает два выходных канала ШИМ одновременно, так что вы можете удобно использовать «по умолчанию» один (контакт 3) или другой (контакт 7). Как упоминалось ранее, с источником питания 5 В вы получите максимум сигнала уровня 3,7 В через нормальный выходной контакт 3, но около 4,9 В через подтянутый контакт 7. Однако с добавлением оптопары на выходе , вы получите гораздо больше свободы для настройки собственных уровней сигнала благодаря гальванической развязке (и выходам с открытым коллектором / открытым эмиттером), обеспечиваемой оптопарой.Попробуйте, и расскажите об этом. С другой стороны, попытка получить как частоту, так и ширину импульса здесь на самом деле не работает. Это означает, что схема не позволит вам установить частоту, а затем изменить рабочий цикл – вы можете установить рабочий цикл, и частота будет определяться этим. Для небольшого проекта в очереди мне не нужно слишком жестко контролировать частоту, так как я больше сосредоточен на диапазоне рабочего цикла, и именно поэтому такая конструкция.
Наконец…
Поиск в Google по ключевому слову «555 PWM» даст более 45 30 000 результатов! Если вам нужна дополнительная информация, загрузите это старое доброе (1972 г.) справочное руководство (в формате PDF) с самого начала.http://www.rfcafe.com/miscellany/cool-products/Signetics-555-556-Timer-1973-Databook.pdf
Фестивальный сезонне за горами, поэтому здесь мы даем новую идею дизайна светодиодных фестивальных фонарей со звуком (адаптация китайского дизайна – непроверенная). После успешной сборки просто поместите окончательную сборку рядом с громкоговорителем мобильного телефона, музыкального плеера или телевизора, а затем включите свою любимую музыку, чтобы увидеть, как кучка синих светодиодов начинает танцевать в унисон с ней!
Что ж, поздравляю всех с Рождеством и Новым годом… До встречи в следующем году!
с использованием 555-IC
Микросхема таймера 555 IC может быть подключена либо в моностабильном режиме, создавая прецизионный таймер с фиксированной продолжительностью времени, либо в бистабильном режиме для выполнения переключающего действия триггерного типа.Но мы также можем подключить микросхему таймера 555 в нестабильном режиме для создания очень стабильной схемы осциллятора 555 для генерации высокоточных сигналов свободного хода, выходная частота которых может регулироваться с помощью подключенной извне RC-цепи, состоящей всего из двух резисторов и конденсатор.
Осциллятор 555 – это другой тип релаксационного генератора для генерации стабилизированных прямоугольных выходных сигналов либо с фиксированной частотой до 500 кГц, либо с переменным коэффициентом заполнения от 50 до 100%.В предыдущем уроке по таймеру 555 мы видели, что моностабильная схема вырабатывает одиночный выходной импульс с однократным импульсом при срабатывании триггерного входа на контакте 2.
В то время как моностабильная схема 555 остановилась по истечении заданного времени, ожидая повторного запуска следующего триггерного импульса, для того, чтобы заставить генератор 555 работать как нестабильный мультивибратор, необходимо постоянно повторно запускать микросхему 555 IC после каждого временной цикл.
Содержание
Описание
Принципиальная схемаВещи, которые вам нужны
рабочая
Принципиальная схема
Принципиальная схемаВещи, которые вам нужны
• IC-555
• 220 Ом и резисторы 10 кОм
• Аккумулятор на 9 В и зажим
• Несколько перемычек
• Конденсаторы 10 мкФ и 10 нФ (керамические)
• Переменный резистор 100 кОм
• Светодиод
• Макетная плата
Генерация сигнала ШИМ
ШИМ (широтно-импульсная модуляция) – важная особенность каждого современного микроконтроллера из-за его потребности в управлении многими устройствами почти во всех областях электроники.ШИМ широко используется для управления двигателем, освещением и т. Д. Иногда мы не используем микроконтроллер в наших приложениях, и если нам нужно генерировать ШИМ без микроконтроллера , то мы предпочитаем некоторые ИС общего назначения, такие как операционные усилители, таймеры, генераторы импульсов и т. Д. Здесь мы используем микросхему таймера 555 для генерации ШИМ. 555 ИС таймера – очень полезная ИС общего назначения, которую можно использовать во многих приложениях.
Процент времени, в течение которого сигнал ШИМ остается ВЫСОКИМ (по времени), называется рабочим циклом.Если сигнал всегда включен, это 100% -ный рабочий цикл, а если он всегда выключен, это 0% -ный рабочий цикл.
Рабочий цикл = время включения / (время включения + время выключения)
Частота ШИМ:
Частота сигнала ШИМ определяет, насколько быстро ШИМ завершает один период. Один период полностью включает и выключает сигнал ШИМ, как показано на рисунке выше. В нашем руководстве мы установим частоту 5 кГц.
Мы можем заметить, что светодиод не горит 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 половинной яркостью. Таким образом, при дальнейшем сокращении времени включения светодиод становится намного светлее.
Описание простых схем 555: Схема таймера 555, генератор электрических импульсов 555 и монитор напряжения
Конфигурации IC 555
Мы все знаем, насколько универсальна IC 555 в отношении ее широкого диапазона приложений.В основном IC 555 может работать в двух наиболее часто используемых режимах: моностабильный и нестабильный мультивибратор.
В моностабильном режиме выход на выводе 3 ИС становится высоким в ответ на внешний триггер на его выводе 2. Выход удерживает это положение в течение периода времени, определяемого значениями его компонентов синхронизации, состоящих из резистора и конденсатор.
Лучший пример такого режима работы ИМС можно изучить в одной из моих предыдущих статей о частотомере.Но наиболее распространенным применением этого режима работы является схема таймера 555, где ИС используется для включения нагрузки на ее выходе на установленный период времени, по истечении которого она автоматически выключается.
В конфигурации нестабильного режима ИС непрерывно генерирует импульсы на своем выходе. Эти импульсы обычно представляют собой прямоугольные волны, и их частоту можно снова отрегулировать, изменяя компоненты синхронизации, состоящие из резистора и конденсатора. Давайте изучим несколько простых схем 555.
Постройте эти простые схемы 555
Простая схема таймера 555 : Как показано на рисунке, IC 555 сконфигурирован как моностабильный мультивибратор. При нажатии переключателя S1 на выводе 2 ИС появляется кратковременный высокий логический уровень, а на его выходе на выводе 3 появляется высокий уровень, включая реле и нагрузку, подключенную к контактам реле. Выход будет поддерживать это положение до тех пор, пока его синхронизирующий конденсатор C1 полностью не разрядится через переменный резистор VR1. Номинал этого резистора может быть изменен, чтобы получить желаемое время задержки.Задержку можно рассчитать по следующей формуле:
T = 1,1 × (VR1 + R1) × C1
Простой монитор напряжения : Еще одно важное использование IC 555 в моностабильном режиме – это монитор напряжения. Здесь контролируемое напряжение может быть установлено с помощью предустановки P1. Например, если требуется контролировать уровень напряжения 9, можно соответствующим образом отрегулировать предустановку. Теперь, если напряжение на контакте 2 упадет ниже 9 вольт, выход немедленно станет высоким, давая визуальную или звуковую индикацию, или может включить реле для реализации желаемых мер безопасности.Точно так же его можно использовать для контроля и определения высокого напряжения, превышающего установленный уровень.
Простой генератор электрических импульсов 555 : Обращаясь к принципиальной схеме, мы видим, что в нестабильном режиме ИС непрерывно колеблется, создавая цепочку электрических импульсов.
