IC 555 oszcillátor, riasztó és sziréna áramkörök

Ebben a bejegyzésben megtudhatjuk, hogyan kell felépíteni és optimalizálni az alapvető IC 555 oszcillátor áramköröket, amelyek hullámformái tovább fokozhatók olyan komplex hanghatások előállításához, mint a márvány riasztás, rendőrségi sziréna, vörös riasztás, csillagjárási riasztás stb.

Áttekintés

Az alapvető mód, amelyet általában az IC 555 oszcillátorok előállításához használnak, a fokozható áramkör.

Ha megnézzük az alább látható Astable áramkört, akkor keresse meg a kitűzőket a következő módon csatlakozott:

• A 2. kioldócsap rövidre van zárva a 6. küszöbcsapra
• R2 ellenállás csatlakozik a 2. érintkező és a 7. ürítőcsap közé.

Ebben az üzemmódban áramellátás esetén a C1 kondenzátor exponenciálisan töltődik fel az R1 és R2 ellenállásokon keresztül. Amikor a töltöttségi szint felmegy a tápfeszültség 2/3-ig, a 7 kisütőcsap alacsony lesz. Emiatt a C1 mostanra exponenciálisan kezdi el a kisütést, és amikor a kisülési szint az 1/3-os tápszintre csökken, egy triggeret küld a 2-es csapra.

Ha ez megtörténik, a 7-es érintkező ismét magasra fordul, és elindítja a kondenzátor töltését, amíg megtanítja a 2/3-os tápszintet. A ciklus végtelenül folytatódik, megalapozva az áramkör elképesztő módját.

Az astable fenti működése kétféle rezgést eredményez, amelyek az IC C1 és 3 kimeneti érintkezőjén keresztül fordulnak elő. C1-ben a feszültség exponenciális emelkedése és esése fűrészfog-frekvenciát hoz létre.

A belső flip flop reagál ezekre a fűrészfogak frekvenciájára, majd téglalap alakú hullámokká alakul az IC 3. kimeneti tüskéjén. Ez biztosítja számunkra a szükséges téglalap alakú hullám lengéseket a 3 IC érintkező kimenetén.

Mivel az oszcillációs frekvencia teljes mértékben az R1, R2 és C1 értékektől függ, a felhasználó megváltoztathatja ezen alkatrészek értékeit, hogy megkapja a kívánt értékeket az oszcillációs frekvenciák ON OFF periódusaira, amelyet PWM vezérlésnek vagy munkaciklus vezérlésnek is neveznek. .

A fenti grafikon bemutatja az R1 és a C1 kapcsolatát.

Az R2-t itt nem veszik figyelembe, mert értéke elhanyagolhatóan kicsi az R2-hez képest.

Alap négyzethullámú oszcillátor áramkör az IC 555 segítségével

A fenti megbeszélésből megtudtuk, hogyan lehet egy IC 555-öt abban a módban használni, hogy egy alap négyzethullámú oszcillátor áramkört hozzon létre.

A konfiguráció lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy az R1 és az R2 értékeit 1K-tól sok mega ohmig változtassa, hogy a 3 kimeneti tűnél választható frekvenciák és munkaciklusok hatalmas tartománya legyen.

Meg kell azonban jegyezni, hogy az R1 értéke nem lehet túl kicsi, mivel az áramkör tényleges áramfogyasztását R1 határozza meg. Ez azért történik, mert az egyes C1 kisülési folyamatok során a 7 csap eléri az R1 talajpotenciált, közvetlenül az pozitív és a földvezetéken keresztül. Ha értéke alacsony, jelentős áramvesztés léphet fel, ami növeli az áramkör teljes fogyasztását.

R1 és R2 meghatározza az IC 3. érintkezőjén keletkező oszcillációs impulzusok szélességét is. Az R2 kifejezetten a kimeneti impulzusok jel / tér arányának szabályozására használható.

Az IC 555 oszcillátor működési ciklusának, frekvenciájának és PWM-jének kiszámítására szolgáló különböző képletekhez (astable) ebben a cikkben tanulmányozható .

Változtatható frekvenciájú oszcillátor IC 555 segítségével

A fent ismertetett Astable áramkör frissíthető egy változtatható lehetőséggel, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a kívánt módon változtassa meg a PWM-et és az áramkör frekvenciáját. Ez egyszerűen úgy történik, hogy egy potenciométert sorosan hozzáadunk az R2 ellenállással, az alábbiak szerint. Az R2 értékének a pot értékéhez képest kicsinek kell lennie.

A fentiekben az oszcilláció frekvenciája 650 Hz-től 7,2 kHz-ig változtatható a jelzett pot-variációk révén. Ez a tartomány még tovább növelhető és növelhető egy kapcsoló hozzáadásával a C1 különböző értékeinek kiválasztásához, mivel a C1 szintén közvetlenül felelős a kimeneti frekvencia beállításáért.

Változtatható PWM oszcillátor áramkörök IC 555 segítségével

A fenti ábra azt mutatja, hogy a változó jelű térarány pár diódán és egy potenciométeren keresztül hozzáadható bármelyik alapvető IC 555 astable oszcillátor áramkörhöz.

A szolgáltatás lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy az IC 3. kimeneti érintkezőjénél bármilyen kívánt PWM vagy beállítható ON OFF periódust kapjon az oszcillációkhoz.

A bal oldali ábrán az R1, D1 és az R3 edényt magában foglaló hálózat felváltva tölti a C1-t, míg az R4, D2 és R2 edény felváltva üríti a C1 kondenzátort.

R2 és R4 meghatározzák a C1 töltési / kisütési sebességét, és megfelelően beállíthatók a kívánt ON / OFF arány eléréséhez a kimeneti frekvenciához.

A jobb oldali ábra az R3 helyzetét mutatja R1-vel sorozatosan eltolva. Ebben a konfigurációban a C1 töltési idejét D1 és soros ellenállása rögzíti, míg a fazék csak a C1 kisütési idejének vezérlését teszi lehetővé, ennélfogva a kimeneti impulzusok KI-idejét. A másik R3 pot lényegében a kimenet frekvenciájának megváltoztatásában segít a PWM helyett.

Alternatív megoldásként, amint azt a fenti ábrák mutatják, lehetséges az IC 555 csatlakoztatása is astable módban a jel / tér (ON idő / OFF idő) arányának diszkrét beállításához, az oszcillációs frekvencia befolyásolása nélkül.

Ezekben a konfigurációkban az impulzusok hossza eleve növekszik, amikor a tér intervalluma csökken, és fordítva.

Emiatt az egyes négyzethullám-ciklusok teljes időszaka állandó marad.

Ezeknek az áramköröknek a fő jellemzője a változó munkaciklus, amely az adott R3 potenciométer segítségével 1% -tól 99% -ig változtatható.

A bal oldali ábrán a C1-et felváltva tölti fel R1, az R3 felső fele és a D1, míg a D2, R2 és az R3 potenciométer alsó fele üríti. A jobb oldali ábrán a C1-et felváltva töltjük az R1 és D1, valamint az R3 potenciométer jobb felén keresztül, és a bal oldali R3, D2 és R2 potenciométeren keresztül ürítjük.

Mindkét fenti astable-ben a C1 értéke 1,2 kHz körüli értékre állítja az oszcillációs frekvenciát.

Az IC Astable oszcillátor funkció szüneteltetése vagy indítása / leállítása nyomógombbal

Néhány egyszerű módon be- és kikapcsolhatja az IC 555 astable oszcillátort.

Megtehető nyomógombokkal vagy elektronikus bemeneti jel segítségével.

A fenti ábrán a 4. tű, amely az IC visszaállító csapja, az R3-on keresztül van földelve, és a pozitív tápvezetéken keresztül egy push-to-ON kapcsoló van csatlakoztatva.

Az IC 555 4. érintkezőjének legalább 0,7 V feszültségre van szüksége ahhoz, hogy elfogult maradjon és az IC működését engedélyezni lehessen. A gomb megnyomásával engedélyezhető az IC-vel ellátott oszcillátor funkció, míg a kapcsoló elengedésével megszűnik az előfeszítés a 4-es csapról, és az IC-funkció letiltásra kerül.

Ez megvalósítható a 4-es érintkező külső pozitív jelén keresztül is, a kapcsoló eltávolításával és az R3 állapotának bekötésével.

A fentiekben bemutatott másik alternatíva szerint az IC 4. érintkezője állandóan elfogultnak tekinthető az R3 és a pozitív ellátás révén. Itt a nyomógomb össze van kötve a 4. csapon és a földön. Ez azt jelenti, hogy a nyomógomb lenyomásakor kikapcsolja az IC kimeneti négyzethullámokat, ezáltal a kimenet 0V-ra fordul.

A nyomógomb elengedésével megkezdődik az aszimmetrikus négyzethullámok keletkezése, általában az IC 3. érintkezőjén.

Ugyanez érhető el egy külsőleg alkalmazott negatív jel vagy egy 0 V-os jel segítségével a 4-es érintkezőnél R3-val, amint van.

A 2-es csap használata a stabil frekvencia vezérléséhez

Korábbi beszélgetéseink során megtudtuk, hogyan lehet az IC 555 impulzusgenerálását a 4-es csapon keresztül vezérelni.

Most meglátjuk, hogyan érhető el ugyanez az IC 2. érintkezőjén keresztül, a fentiek szerint.

Az S1 megnyomásakor a 2-es csap hirtelen földelési potenciállal van ellátva, ami a C1-es feszültség 1/3 Vcc alá csökken. Mint tudjuk, amikor a 2-es érintkező feszültségét vagy a C1-es töltöttségi szintet 1/3 Vcc alatt tartjuk, akkor a 3 kimeneti tű tartósan magasra emelkedik.

Ezért az S1 megnyomása feszültségesést okoz a C1-nél 1/3 Vcc alatt, és a 3 kimeneti tűt magasra kényszeríti, amíg S1 nyomva marad. Ez gátolja az ingadozások normális működését. A nyomógomb elengedésekor az abszolút funkció visszaáll normál állapotba. A jobb oldali hullámforma nyugtázza a 3-as csap reagálását a nyomógomb megnyomására.

A fenti művelet ugyanúgy vezérelhető egy külső digitális áramkör segítségével a D1 diódán keresztül. A dióda katódján lévő negatív logika elindítja a fenti műveleteket, míg a pozitív logika nincs hatással, és lehetővé teszi az astable funkcióinak visszaállítását a normál működésében.

Az IC 555 oszcillátor modulálása

Az 5. érintkező, amely az IC 555 vezérlő bemenete, az IC egyik fontos és hasznos csatlakozója. Megkönnyíti a felhasználót az IC kimeneti frekvenciájának modulálására, egyszerűen egy beállítható DC szint alkalmazásával az # 5 tűre.

A növekvő egyenáram potenciál a kimeneti frekvencia impulzusszélességének arányos növekedését eredményezi, míg az egyenáram potenciál csökkentése a frekvencia impulzus szélességének arányos szűkülését eredményezi. Ezeknek a potenciáloknak szigorúan a 0V és a teljes Vcc szinteken belül kell lenniük.

A fenti ábrán a fazék beállítása változó potenciált generál az 5-ös csapnál, ami ennek megfelelően megváltoztatja az oszcillációs frekvencia kimeneti impulzusszélességét.

Mivel a moduláció hatására a kimeneti impulzus szélessége megváltozik, ez a frekvenciát is befolyásolja, mivel C1 kénytelen megváltoztatni töltési / kisütési periódusait a pot beállításától függően.

Ha változó váltakozó feszültséget alkalmazunk, amelynek amplitúdója 0 V és Vcc között van, az 5. csapnál alkalmazzuk, akkor a PWM kimenet vagy az impulzus szélessége is követi a változó váltakozó áram amplitúdóját, és folytonos sávot generál, amely kiszélesedő és szűkülő impulzusokat ad a 3 csapnak.

Egy váltakozó áramú jel is használható a modulációhoz, egyszerűen úgy, hogy az 5-ös tűt egy külső AC-vel integráljuk egy 10uF-os kondenzátoron keresztül.

Riasztások és szirénák készítése az IC 555-tel

Az IC 555 sokoldalú, lenyűgöző oszcillátor konfigurációja lehetővé teszi számunkra, hogy különféle típusú szirénákat és riasztó áramköröket készítsünk. Ez azért válik lehetővé, mert az astable alapvetően hullámforma-generátor, és testre szabható különféle típusú hangjelek létrehozására, amelyek hasonlítanak a riasztó és sziréna hangokra.

A fenti ábrán láthatjuk az IC 555-öt, amely 800 Hz frekvenciájú monoton riasztási áramkör .

A hangszórónak bármilyen impedancia értéke lehet, az Rx áramkorlátozó ellenállás jelenléte miatt. A biztonságos érték 70 Ohm 1 watt körül lehet.

Nagy teljesítményű, folyamatos hangjelzésű áramkör létrehozásához a fenti áramkört frissítjük egy Q1 tranzisztor meghajtón és egy erősebb hangszórón keresztül, az alábbiak szerint:

Mivel a kialakítás magas szintű hullámzási volatge-t eredményezhet, a D1 és a C3 is szerepel benne, hogy megakadályozzuk az IC 555 működésének hullámzási interferenciáját.

A D2 és D3 diódák a hangszóró tekercséből származó induktív kapcsolótüskék semlegesítésére és a Q1 tranzisztor sérülésektől való védelmére szolgálnak.

Pulzáló IC 555 riasztási áramkör

A korábbi 800 Hz-es monoton riasztás intretretálóbb impulzusú 800 Hz-es riasztássá alakítható, ha egy további, stabil hangváltozót ad hozzá a hanggenerátor áramkörhöz, az alábbiak szerint.

Azt már megvizsgáltuk, hogyan lehet az 5. tűt használni az IC 555 impulzusszélességének szabályozására.

Itt az IC 2 1 Hz-es oszcillátor áramkörként van konfigurálva, amely az IC 1 5-ös érintkezőjének 1 Hz-es frekvencián váltakozva alacsony szintre kerül. Ez viszont a 3 800 Hz-es érintkező impulzusszélességét olyan mértékben szűkíti, amely szinte kikapcsolja Q1-et. Ez 1Hz-es éles impulzusú riasztási hatást eredményez a hangszórón.

Márvány He-Haw riasztási áramkör

Ha az előző kialakítást fülszúró márvány riasztássá kívánja alakítani, megteheti úgy, hogy egyszerűen a D1 diódát 10 K ellenállásra cseréli le, amint az a fenti ábrán látható. Más néven he-haw riasztó, ezeket gyakran használják az európai mentőautókban.

Tudjuk, hogy az 5. érintkező egy külső magas / alacsony jellel használható a 3-as tű kimenetének megfelelő szélesítő / szűkülő impulzusszélességű modulálására. Az 1 Hz-es váltakozó magas alacsony tápfeszültség az IC2 5. érintkezőjén arra kényszeríti az IC 1 kimeneti 3-as kimeneti feszültségét, hogy szimmetrikusan változó, 500 Hz és 440 Hz közötti frekvenciát generáljon. Ez azt eredményezi, hogy a hangszóró 1 Hz-es frekvencián generálja a szükséges éles, nagy hangerővel ellátott márvány riasztási hangot.

Rendőrségi sziréna készítése

Az IC 555-öt arra is használhatjuk, hogy tökéletesen utánozzuk a rendőri sziréna áramkört, amint azt fent bemutattuk.

Az áramkört úgy tervezték, hogy a rendőri szirénákban gyakran hallható tipikus jajhangot hozzon létre.

Itt az IC2 alacsony frekvenciájú oszcillátorként van csatlakoztatva, amelynek frekvenciája 6 másodperces ON OFF sebességre van beállítva.

A C1-ben keletkező lassú exponenciális háromszög hullám rámpa a Q1-nek konfigurálva van kibocsátó követő .

Az IC1 frekvenciáját 500 Hz-re állítják be, amely annak középfrekvenciájává válik.

A Q1 tövénél lassan emelkedő és zuhanó rámpa következik az emitterénél, és modulálja az IC1 5. tűjét. A lassú rámpa váltakozó lassú emelkedési feszültséget okoz 3 másodpercig, és lassú bomlási feszültséget 3 másodpercig az 5-ös csapon. Ennek a 3-as tűnek köszönhetően a PWM is ennek megfelelően modulál, és ezzel generálja a jajveszékelő rendőri sziréna hanghatását.

Red Alert Star Trek riasztási áramkör

A lista utolsó áramköre egy másik nagyon érdekes hanghatásgenerátor, amely az IC 555 astable oszcillátort használja. Ez a vörös riasztás riasztó hanggenerátor, más néven csillag trek riasztás, mivel gyakran használják a népszerű tévésorozatban.

Jellemzően a piros riasztási hang alacsony frekvenciájú hangjelzéssel indul, amely 1,15 másodperc körüli gyors időtartamon belül magas frekvenciás hangig emelkedik, 0,35 másodpercre megszakad, és ismét alacsonyról magasra emelkedik, és a ciklus folytatja a csillagvándorlás vörös riasztási hangját.

Csakúgy, mint az előző riasztó és sziréna hang áramkörök, ez az áramkör is folyamatosan ismételgeti a sorrendet, amíg áram alatt marad.

Az IC 2 itt nem szimmetrikus oszcillátor áramkörként van konfigurálva. A C1 kondenzátort felváltva töltjük az R1 és D1 elemeken keresztül, és váltakozva ürítjük az R2-n keresztül.

Ez gyorsan felemelkedő és fakuló fűrészfog pluszokat eredményez a C1 kondenzátoron. Ezt az emelőjelet az emitterkövető pufferolja, és moduláló feszültségként alkalmazza az IC1 vezérlő bemeneti tűjére R7-en keresztül.

A fűrészfog jellegéből adódóan ez a hullámforma az IC1 3-as érintkező kimeneti frekvenciájának hatására fokozatosan növekszik a hullámforma lassan bomló részénél, majd gyorsan csökken a hullámforma összeomló része alatt.

A hullámforma-ciklus minden lebomló szakasza alatt az IC2 3. érintkezőjének megfelelő téglalap alakú impulzusa azonnal kikapcsolja Q2-t, ami viszont az IC2-érintkező2-es alacsony szintjét eredményezi. Ez megszakítja a C2 kimenetet és az emelkedő hangot a hangszórón, ami a különös vörös riasztási csillag trek riasztási hanghatáshoz vezet.

Vissza hozzád

Nos, ezek voltak néhány tipp arra vonatkozóan, hogyan kell használni az IC 555-öt hasznos riasztó és sziréna oszcillátor áramkörök létrehozására. Van más érdekes hanghatás-generátorod az IC 555 használatával? Ha mégis, kérjük, adja meg itt a részleteket, mi örömmel vesszük fel a fenti listába.