/ / 555 Tutorial za oscilator - Astabilni multivibrator

555 Vodič za oscilator - Astabilni multivibrator

Generatori valnog oblika

Ovaj 555 Timer IC može se povezati ili u načinu rada Monostabletime stvarajući precizan vremenski prekidač fiksnog vremenskog trajanja, ili u svom Bistabilnom načinu da proizvede flip-flop tip prekidačkog djelovanja. No, također možemo spojiti 555 timer IC u Astable modu za proizvodnju vrlo stabilan 555 Oscilator strujni krug za generiranje vrlo precizne slobodneradni valni oblici čija se izlazna frekvencija može podesiti pomoću vanjskog RC spremnika koji se sastoji od samo dva otpornika i kondenzatora.

Ovaj 555 Oscilator je drugi tip oscilatora za opuštanjegeneriranje stabiliziranih valnih oblika kvadratnog vala fiksne frekvencije do 500 kHz ili promjenjivih radnih ciklusa od 50 do 100%. U prethodnom 555 Timer tutorialu smo vidjeli da Monostable sklop proizvodi jedan izlazni impuls kada se aktivira na njegovom pin 2 okidaču.

Dok je 555 monostabilni krug prestao poslijeunaprijed postavljeno vrijeme koje čeka da novi puls okidača počne ispočetka, kako bi 555 oscilator mogao raditi kao nepostojan multivibrator, potrebno je kontinuirano ponovno pokretati 555 IC nakon svakog vremenskog ciklusa.

Ovo ponovno pokretanje se u osnovi postiže spajanjem okidač ulaz (pin 2) i prag (pin 6) zajedno, čime se omogućujeuređaj koji djeluje kao astabilni oscilator. Zatim 555 oscilator nema stabilna stanja jer se stalno prebacuje iz jednog stanja u drugo. Također jedan otpornik vremena prethodnog monostabilnog multivibratorskog kruga je podijeljen na dva odvojena otpornika, R1 i R2 sa svojim spojem spojenim na pražnjenje (pin 7) kao što je prikazano dolje.

Osnovni stabilni krug 555 oscilatora

nepostojani 555 oscilator

555 valni oblik oscilatora

U 555 Oscilator kruga iznad, pin 2 i pin 6 su spojenizajedno omogućujući krug ponovno se aktivira na svakom ciklusu, omogućujući mu da radi kao oscilator slobodnog kretanja. Tijekom svakog ciklusa kondenzator, C se puni kroz oba vremenska otpornika, R1 i R2, ali se prazni samo kroz otpornik, R2 kao druga strana R2 je spojen na pražnjenje terminal, igla 7.

Tada se kondenzator puni do 2 / 3Vcc (gornja usporedna granica) koja se određuje kombinacijom 0,693 (R1 + R2) C i sam se prazni do 1 / 3Vcc (donja granica usporednika) određena kombinacijom 0,693 (R2 * C). To rezultira izlaznim valnim oblikom čija je naponska razina približno jednaka Vcc - 1.5V i čiji izlazni "ON" i "OFF" vremenski periodi određuju kombinacije kondenzatora i otpornika. Stoga se pojedinačno vrijeme potrebno za dovršenje jednog ciklusa punjenja i pražnjenja izlazne vrijednosti navodi kao:

Stabilno vrijeme punjenja i pražnjenja oscilatora 555

555 vrijeme punjenja i pražnjenja oscilatora

Gdje, R je u C i C u Farads.

Kada je povezan kao nepostojan multivibrator, izlaz iz 555 Oscilator i dalje će se beskrajno puniti ipražnjenje između 2 / 3Vcc i 1 / 3Vcc dok se napajanje ne ukloni. Kao i kod monostabilnog multivibratora, ova vremena punjenja i pražnjenja i stoga frekvencija su neovisna o naponu napajanja.

Trajanje jednog ciklusa potpunog mjerenja vremena stoga je jednako zbroju dva pojedinačna puta kada su kondenzatorske punjenja i pražnjenja zbrojeni i dani kao:

555 Vrijeme ciklusa oscilatora

555 vrijeme ciklusa oscilatora

Izlazna frekvencija oscilacija može se pronaći preokretanjem gornje jednadžbe za ukupno vrijeme ciklusa dajući konačnu jednadžbu za izlaznu frekvenciju Astable 555 oscilatora kao:

555 Jednadžba frekvencije oscilatora

Frekvencija 555 astabilnog oscilatora

Promjenom vremenske konstante samo jedne od RC kombinacija, Radnog ciklusa poznatiji kao "Mark-to-Space" omjerizlazni valni oblik može se točno postaviti i dati je kao omjer otpornika R2 prema otporniku R1. Duty Cycle za 555 oscilator, koji je omjer vremena "ON", podijeljeno s "OFF" vremenom, daje:

555 Ciklus rada oscilatora

555 radni ciklus oscilatora =

Radni ciklus nema jedinica jer je to omjer, alimože se izraziti kao postotak (%). Ako su oba vremenska otpornika, R1 i R2 jednaki u vrijednosti, tada će izlazni radni ciklus biti 2: 1, odnosno 66% vremena uključivanja i 33% vremena isključenja u odnosu na razdoblje.

555 Primjer oscilatora br

- Stabilan 555 oscilator izgrađen sa sljedećim komponentama, na R1 = 1kω i R2 = 2kω i kondenzator s = 10mcf . Izračun izlazne frekvencije od 555 pogonskog generatora i izlaznog signala.

T1 - vrijeme punjenja kondenzatora" ON " izračunava se kao:

signal za vrijeme

T2 - vrijeme "isključivanja" pražnjenja kondenzatora izračunava se kao:

vrijeme isključivanja signala

Dakle, ukupno periodično vrijeme ( t ) izračunava se kao:

ukupno periodično vrijeme

Izlazna frekvencija, ƒ stoga se daje kao:

Izlazna frekvencija 555

Dodjeljivanje vrijednosti radnog ciklusa:

555 nestabilni radni ciklus=

Kao kondenzator vremena, C upućuje kroz otpornike R1 i R2 ali samo pražnjenje kroz otpornik R2 krug izlaznih obveza može se mijenjati između 50 i 100% promjenom vrijednosti otpornika R2. Kada se vrijednost R2 smanji, radni ciklus se povećava na 100 % , dok se R2 povećava, radni ciklus se smanjuje na 50%. Ako je otpornik R2 vrlo velik u odnosu na otpornik R1, tada će frekvencija izlaza kruga 555 astable biti određena samo R2 x C.

Problem s ovim osnovnim nepopustljivim 555oscilator konfiguracija je da je radni ciklus, "označite-prostor" omjer nikada neće ići ispod 50% kao prisutnost otpornika R2 to sprečava. Drugim riječima, ne možemo učiniti izlazima "ON" vrijeme kraće od vremena "OFF", jer (R1 + R2) C će uvijek biti veće od vrijednosti R1 x C. Jedan od načina za prevladavanje ovog problema je povezivanje signala zaobilazeći diodu paralelno s otpornikom R2 kao što je prikazano ispod.

Poboljšan 555 ciklus oscilatora

555 radni ciklus astabilnog oscilatora

Spajanjem ove diode, D1 između okidač i ulaz pražnjenje ulaz, vrijeme kondenzator će se sada naplatiti izravno kroz otpornik R1 samo, kao otpornik R2 je učinkovito kratak od strane dioda. Kondenzator se prazni normalno kroz otpornik R2.

Dodatna dioda, D2 može se spojitiserije s otpora pražnjenja, R2 ako je potrebno kako bi se osiguralo da vrijeme kondenzator će se napuniti samo kroz D1, a ne kroz paralelni put R2. To je zbog toga što je tijekom procesa punjenja dioda D2 spojena u obrnutom stupnju, blokirajući protok struje kroz samu sebe.

Sada je prethodno vrijeme punjenja t1 = 0.693 (R1 + R2) C je modificiran tako da uzima u obzir ovaj novi krug punjenja i daje se kao: 0,693 (R1xC). Radni ciklus stoga je dan kao D = R1 / (R1 + R2). Tada za generiranje radnog ciklusa manje od 50%, otpornik R1 mora biti manji od otpornika R2.

Iako prethodni krug poboljšava dužnostciklus izlaznog valnog oblika punjenjem vremenskog kondenzatora, C1 kroz kombinaciju R1 + D1, a zatim pražnjenjem kroz kombinaciju D2 + R2, problem s ovim sklopom sklopa je da sklop 555 oscilatora koristi dodatne komponente, tj. dvije diode.

Možemo poboljšati ovu ideju i proizvesti fiksnukvadratni valni valni oblik s točnim 50% radnim ciklusom vrlo jednostavno i bez potrebe za dodatnim diodama jednostavnim pomicanjem položaja punjenja otpornika, R2 na izlaz (pin 3) kako je prikazano.

Astalni oscilator 50% -tnog ciklusa

50% radnog ciklusa astable oscilator

555 oscilator sada proizvodi 50% radnog ciklusakao vrijeme kondenzator, C1 je sada punjenje i pražnjenje kroz isti otpornik, R2 nego pražnjenja kroz vremena pražnjenja pin 7 kao i prije. Kada je izlaz iz 555 oscilator je HIGH, kondenzator naplaćuje se kroz R2 i kada je izlaz NIZAK, to prazni kroz R2. Otpornik R1 koristi se kako bi osigurao da se kondenzator potpuno napuni do iste vrijednosti kao i napon napajanja.

Međutim, kako se kondenzator puni i praznikroz isti otpornik, gornja jednadžba za izlaznu frekvenciju oscilacija mora biti malo modificirana kako bi odražavala ovu promjenu kruga. Tada se nova jednadžba za 50% Astable 555 oscilatora daje kao:

50% jednadžbe frekvencije ciklusa

Jednadžba frekvencije 50% radnog ciklusa

Imajte na umu da otpornik R1 mora biti dovoljnodovoljno visok da bi se osiguralo da ne ometa punjenje kondenzatora kako bi se proizveo potreban radni ciklus od 50%. Također mijenja vrijednost vremenskih kondenzatora, C1 mijenja frekvenciju oscilacija astabilnog kruga.

555 Aplikacije oscilatora

Rekli smo da je maksimalni izlazili sudoper ili izvor opterećenja struje preko pin 3 je oko 200mA i ova vrijednost je više nego dovoljno za pogon ili prebaciti druge logike IC-a, nekoliko LED-a ili male lampe itd. i da bismo trebali koristiti bipolarni tranzistor ili MOSFET pojačati 555 izlaz za pogon veće struje opterećenja kao što su motor ili releji.

555 bljeskalica
</ P>

Ali 555 Oscilator Također se može koristiti u širokom rasponu valnih oblikageneratorski krugovi i aplikacije koje zahtijevaju vrlo malu izlaznu struju kao što je u elektroničkoj ispitnoj opremi za proizvodnju cijelog raspona različitih izlaznih frekvencija testiranja.

</ P>

555 se također može koristiti za proizvodnju vrlo preciznihsinusni, kvadratni i pulsni valni oblici ili LED ili svjetleće svjetiljke i prigušivači do jednostavnih sklopova za stvaranje buke kao što su metronomi, generatori tonskih i zvučnih efekata, pa čak i glazbene igračke za Božić.

Vrlo jednostavno bismo mogli izgraditi jednostavan 555krug oscilatora bljeskati nekoliko LED-ova "ON" i "OFF" slično prikazanom, ili proizvesti visokofrekventni šum iz zvučnika. Ali jedan vrlo lijep i jednostavan za izgradnju znanosti projekt pomoću astable temelji 555 oscilator je da je elektronički Metronome.

Metronomi su uređaji koji se koriste za označavanje vremena ukomada glazbe stvarajući redoviti i ponavljajući glazbeni ritam ili klik. Jednostavan elektronički metronom može se izraditi pomoću oscilatora 555 kao glavnog uređaja za mjerenje vremena, a podešavanjem izlazne frekvencije oscilatora može se postaviti tempo ili "otkucaji u minuti".

Na primjer, tempo od 60 otkucaja u minutiznači da će se jedan ritam pojaviti svake sekunde, au elektroničkim terminima jednak je 1Hz. Koristeći neke vrlo uobičajene glazbene definicije lako možemo izgraditi tablicu različitih frekvencija potrebnih za naš metronomski krug kao što je prikazano ispod.

Tablica frekvencija metronoma

Glazbena definicija Stopa Otkucaja u minuti Vrijeme ciklusa (T) Frekvencija
Larghetto Vrlo sporo 60 1sec 1,0 Hz
Andante Usporiti 90 666ms 1,5 Hz
Moderato Srednji 120 500 ms 2.0 Hz
Allegro Brzo 150 400 ms 2.5 Hz
odmah Vrlo brzo 180 333ms 3.0Hz

Raspon izlazne frekvencije metronoma je biojednostavno izračunata kao recipročna vrijednost od 1 minute ili 60 sekundi podijeljena s brojem otkucaja u minuti koji su potrebni, na primjer (1 / (60 s / 90 bpm) = 1,5 Hz) i 120 bpm jednako je 2 Hz, i tako dalje. Tako pomoću naše sada već poznate jednadžbe za izračunavanje izlazne frekvencije nepostojanog kruga oscilatora 555 mogu se pronaći pojedinačne vrijednosti R1, R2 i C.

Vremensko razdoblje izlaznog valnog oblika za astabilni 555 oscilator daje se kao:

555 vrijeme ciklusa astabilnog oscilatora

Za naš elektronski krug metronoma, vrijednost vremenskog otpornika R1 može se pronaći preraspodjelom gornje jednadžbe kako bi se dobilo:

vrijednost otpornika oscilatora

Pretpostavimo vrijednost za otpornik R2 = 1kΩ ikondenzator C = 10uF vrijednost vremenskog otpornika R1 za naš frekvencijski raspon iznosi 142k3Ω pri 60 otkucaja u minuti do 46k1Ω pri 180 otkucaja u minuti, tako da bi varijabilni otpornik (potenciometar) od 150kΩ bio više nego dovoljan za sklop metronoma proizvesti cijeli raspon otkucaja i još nešto. Tada bi konačni krug za naš primjer elektroničkog metronoma bio dan kao:

555 Elektronski metronom

Krug elektroničkog metronoma 555

Ovaj jednostavan metronomski sklop pokazuje samojedan jednostavan način korištenja 555 oscilatora za stvaranje zvučnog zvuka ili bilješke. Koristi potenciometar od 150 kΩ za kontrolu cijelog raspona izlaznih impulsa ili otkucaja, a budući da ima vrijednost od 150 kΩ, može se jednostavno kalibrirati kako bi dao ekvivalentnu postotnu vrijednost koja odgovara položaju potenciometra. Na primjer, 60 otkucaja u minuti iznosi 142,3 kΩ ili 95% rotacije.

Isto tako, 120 otkucaja u minuti jednako je 70.1kΩ ili 47% rotacija, itd. Dodatni otpornici ili trimeri mogu se spojiti serijski s potenciometrom kako bi unaprijed postavili gornje i donje granice izlaza na unaprijed definirane vrijednosti, ali te dodatne komponente treba uzeti u obzir pri izračunavanju izlazne frekvencije ili vremensko razdoblje.

Iako je gore navedeni krug vrlo jednostavan i zabavan primjer generacije zvuka, moguće je koristiti 555 Oscilator kao generator / sintetizator buke ili za stvaranje glazbenih zvukova, tonova i alarma konstruiranjem generatora varijabilnog frekvencijskog, varijabilnog / prostornog valnog oblika generatora.

U ovom tutorialu koristili smo samo jedan 555Oscilatorski krug za proizvodnju zvuka, ali kaskadno spajajući dva ili više 555 čipova oscilatora, mogu se konstruirati različiti krugovi za proizvodnju cijelog niza glazbenih i zvučnih efekata. Jedan od takvih novitetnih krugova je i sirena "Dee-Dah" policijskog automobila, navedena u primjeru ispod.

555 Oscilator Policija “Dee-Dah” sirena

555 Policijska sirena za oscilator

Krug simulira signal alarmakoji simulira zvuk policijske sirene. IC1 je spojen kao 2Hz nesimetrični astabilni multivibrator koji se koristi za frekvencijsko moduliranje IC2 preko 10kΩ otpornika. Izlaz IC2 naizmjenično se mijenja između 300 Hz i 660 Hz i traje 0,5 sekunde za dovršetak svakog izmjeničnog ciklusa.

Komentari (0)
Dodaj komentar