IC 555 Вериги на осцилатор, аларма и сирена

В този пост ще научим как да изграждаме и оптимизираме основни схеми на осцилатор IC 555, чиито форми на вълните могат да бъдат допълнително подобрени за генериране на сложни звукови ефекти като трескава аларма, полицейска сирена, аларма за червена аларма, аларма за звездни преходи и т.н.

Общ преглед

Основният режим, който обикновено се използва за създаване на осцилатори IC 555, е режимът на нестабилна верига.

Ако разгледаме нестабилната схема, показана по-долу, ние намерете разписите присъединени по следния начин:

• Задействащ щифт 2, късо до прагов щифт 6.
• Резистор R2, свързан между щифт 2 и разрядния щифт 7.

В този режим, когато се прилага мощност, кондензаторът C1 експоненциално се зарежда чрез резистори R1 и R2. Когато нивото на зареждане се изкачи до 2/3-то ниво на захранващото напрежение, разрядният щифт 7 отива ниско. Поради това C1 сега започва да се разрежда експоненциално и когато нивото на разреждане падне до 1/3-то ниво на подаване, изпраща задействане на щифт 2.

Когато това се случи, щифт 7 отново става висок, инициирайки зареждащото действие върху кондензатора, докато не научи 2/3-то ниво на захранване. Цикълът продължава безкрайно установяване на нестабилен режим на веригата.

Горната работа на астабила води до два вида трептения, които се появяват през C1 и през изходния щифт 3 на IC. През C1 експоненциалното нарастване и спадане на напрежението създава трионна честота, която се появява.

Вътрешният тригер реагира на тези трионни честоти и се преобразува в правоъгълни вълни на изходния щифт 3 на IC. Това ни осигурява необходимите трептения с правоъгълна вълна на изхода на IC щифт 3.

Тъй като честотата на трептене зависи изцяло от R1, R2 и C1, потребителят може да променя стойностите на тези компоненти, за да получи желаните стойности за периодите ON OFF на честотите на трептене, което също се нарича ШИМ контрол или управление на работния цикъл .

Графиката по-горе ни предоставя връзката между R1 и C1.

R2 се игнорира тук, защото стойността му е пренебрежимо малка в сравнение с R2.

Основна схема на осцилатор с квадратна вълна, използваща IC 555

От горната дискусия научихме как IC 555 може да се използва в негов нестабилен режим за създаване на основна верига на осцилатор с квадратни вълни.

Конфигурацията позволява на потребителя да променя стойностите на R1 и R2 точно от 1K до много мега ома за получаване на огромен диапазон от избираеми честоти и работни цикли на изходния щифт 3.

Трябва обаче да се отбележи, че стойността на R1 не трябва да бъде твърде малка, тъй като ефективното потребление на ток на веригата се определя от R1. Това се случва, защото по време на всеки процес на разтоварване на С1 щифт 7 достига земния потенциал, подлагащ R1 директно през положителната и земната линия. Ако стойността му е ниска, може да има значително изтичане на ток, което увеличава общото потребление на веригата.

R1 и R2 също определят ширината на трептящите импулси, произведени на щифт 3 на IC. R2 по-специално може да се използва за контролиране на съотношението марка / интервал на изходните импулси.

За различните формули за изчисляване на работния цикъл, честота и ШИМ на генератор IC 555 (нестабилен) може да се изучи в тази статия .

Осцилатор с променлива честота с помощта на IC 555

Обяснената по-горе нестабилна схема може да бъде надстроена с променливо съоръжение, което позволява на потребителя да променя ШИМ, а също и честотата на веригата по желание. Това се прави просто чрез добавяне на потенциометър последователно с резистора R2, както е показано по-долу. Стойността на R2 трябва да е малка в сравнение със стойността на пота.

В горната настройка честотата на трептене може да варира от 650 Hz до 7,2 kHz чрез посочените вариации на пота. Този диапазон може да бъде допълнително увеличен и подобрен чрез добавяне на превключвател за избор на различни стойности за C1, тъй като C1 също е пряко отговорен за задаването на изходната честота.

Променливи PWM осцилаторни схеми, използващи IC 555

Фигурата по-горе показва как a съоръжение с променливо съотношение пространство може да се добави към всяка основна схема на стабилност на осцилатора IC 555 чрез няколко диода и потенциометър.

Функцията позволява на потребителя да получи желания ШИМ или регулируеми периоди на ВКЛ. ИЗКЛ. За трептенията на изходния щифт 3 на ИС.

В диаграмата отляво мрежата, включваща R1, D1 и гърнето R3, зарежда последователно C1, докато гърнето R4, D2 и R2 разрежда последователно кондензатора C1.

R2 и R4 определят скоростта на зареждане / разреждане на C1 и могат да бъдат регулирани подходящо за получаване на желаното съотношение ON / OFF за изходната честота.

Диаграмата от дясната страна показва позицията на R3, изместена последователно с R1. В тази конфигурация времето за зареждане на C1 е фиксирано от D1 и неговия сериен резистор, докато гърнето позволява само управление на времето за разреждане на C1, следователно времето за изключване на изходните импулси. Другият пот R3 по същество помага да се промени честотата на изхода вместо PWM.

Като алтернатива, както е показано на горните фигури, може да бъде възможно също да се свърже IC 555 в нестабилен режим за дискретно регулиране на съотношението марка / пространство (време за включване / изключване), без да се влияе на честотата на трептене.

В тези конфигурации дължината на импулсите се увеличава по същество с намаляването на интервала на пространство и обратно.

Поради това общият период на всеки цикъл на квадратни вълни остава постоянен.

Основната характеристика на тези вериги е променливият работен цикъл, който може да се променя от 1% до 99% с помощта на дадения потенциометър R3.

В лявата фигура C1 се зарежда последователно от R1, горната половина на R3 и D1, докато се разрежда посредством D2, R2 и долната половина на потенциометъра R3. На дясната фигура C1 се зарежда последователно чрез R1 и D1 и дясната половина на потенциометъра R3 и се разрежда през лявата половина потенциометър R3, D2 и R2.

И в двата горни астабла стойността на C1 задава честотата на трептене на около 1,2 kHz.

Как да поставите на пауза или старт / стоп функция за регулиране на интегралната схема на осцилатора с бутон

Можете да задействате ВКЛ. / ИЗКЛ. На нестабилен осцилатор IC 555 по няколко прости начина.

Това може да се направи с помощта на бутони или чрез електронен входен сигнал.

На фигурата по-горе щифт 4, който е нулиращият щифт на интегралната схема, е заземен през R3, а превключвателят push-to-ON е свързан през положителната захранваща линия.

Пин 4 на IC 555 се нуждае от минимум 0,7 V, за да остане пристрастен и да поддържа функционирането на IC включено. Натискането на бутона активира функцията на нестабилен генератор на IC, докато освобождаването на превключвателя премахва отклонението от щифт 4 и функцията IC се деактивира.

Това може да се осъществи и чрез външен положителен сигнал на щифт 4 с премахнат превключвател и свързан R3 както е.

В другата алтернатива, както е показано по-горе, щифт 4 на IC може да се види постоянно пристрастен чрез R3 и положителното захранване. Тук бутонът е свързан през щифт 4 и земята. Това означава, че когато бутонът е натиснат, деактивира изходните квадратни вълни на IC, което води до завъртане на изхода 0V.

Освобождаването на бутон започва генерирането на нестабилни квадратни вълни, обикновено през щифт 3 на IC.

Същото може да се постигне чрез външно приложен отрицателен сигнал или 0 V сигнал на пин 4 с R3, свързан както е.

Използване на щифт 2 за управление на регулируема честота

В нашите предишни дискусии научихме как генерирането на импулси на IC 555 може да се контролира чрез щифт 4.

Сега ще видим как същото може да се постигне чрез щифт 2 на IC, както е показано по-горе.

Когато S1 се натисне, щифт 2 внезапно се прилага със заземен потенциал, което води до падане на напрежението в C1 под 1/3 Vcc. Както знаем, че когато напрежението на щифт 2 или нивото на заряда в C1 се задържа под 1/3 Vcc, изходният щифт 3 отива постоянно постоянно.

Следователно натискането на S1 причинява спад на напрежението в C1 под 1/3 Vcc, което принуждава изходния щифт 3 да отиде високо, докато S1 остава натиснат. Това възпрепятства нормалната работа на нестабилни трептения. Когато бутонът се освободи, функцията astbale се възстановява до нормални условия. Формата на вълната от дясната страна потвърждава реакцията на щифт 3 на натискането на бутона.

Горната операция може да бъде контролирана по същия начин с помощта на външна цифрова схема чрез диода D1. Отрицателната логика на катода на диода инициира горните действия, докато положителната логика няма ефект и позволява на функциите на астабила да възстановят нормалната си работа.

Как да модулирам IC 555 осцилатор

Пин 5, който е управляващият вход на IC 555, е един от важните и полезни изводи на IC. Той улеснява потребителя да модулира изходната честота на интегралната схема, просто като прилага регулируемо ниво на постоянен ток на щифт # 5.

Нарастващият DC потенциал причинява пропорционално увеличаване на широчината на импулса на изходната честота, докато намаляването на DC потенциала води до намаляване на пропорционално широчината на импулса на честотата. Тези потенциали трябва да бъдат строго в рамките на 0V и пълното ниво на Vcc.

На горната фигура регулирането на гърнето генерира променлив потенциал на щифт 5, което кара ширината на изходния импулс на честотата на трептене да се промени съответно.

Тъй като модулацията кара ширината на изходния импулс да се променя, това също влияе на честотата, тъй като C1 е принуден да променя периодите си на зареждане / разреждане в зависимост от настройката на гърнето.

Когато променлив ток с амплитуда между 0V и Vcc се прилага на щифт 5, изходната ШИМ или широчината на импулса също следва променливата амплитуда на променлив ток, генерирайки непрекъснат цикъл от разширяващи и стесняващи импулси щифт 3.

За модулацията може да се използва и променлив сигнал, просто чрез интегриране на щифт 5 с външен променлив ток през 10uF кондензатор.

Осъществяване на аларми и сирени с IC 555

Гъвкавата конфигурация на стабилен осцилатор на IC 555 ни позволява да го приложим за изработване на различни видове сирени и алармени вериги. Това става възможно, тъй като астабилът всъщност е генератор на форма на вълната и може да бъде персонализиран за генериране на различни видове звукови форми, наподобяващи звуци на аларма и сирени.

На фигурата по-горе можем да видим IC 555, конфигуриран като мотон с честота 800 Hz алармена верига .

Високоговорителят може да има всякаква стойност на импеданса, поради наличието на текущото ограничаващо съпротивление Rx. Безопасна стойност може да бъде около 70 ома 1 ват.

За създаване на алармена верига с непрекъснат ток с висока мощност ние надстройваме горната верига чрез драйвер за силов транзистор Q1 и по-мощен високоговорител, както е показано по-долу:

Тъй като дизайнът може да произведе високо ниво на пулсации, включени са D1 и C3, за да се предотврати смущаването на пулсациите във функционирането на IC 555.

Включени са диоди D2 и D3 за неутрализиране на индуктивните превключващи шипове, генерирани от намотката на високоговорителя, и за предпазване на транзистора Q1 срещу повреда.

Импулсна схема за аларми IC 555

Предишната монотонна аларма от 800 Hz може да бъде преобразувана в по-вълнуваща импулсна аларма от 800 Hz чрез добавяне на друг нестабилен мултивибратор с веригата на тоновия генератор, както е показано по-долу.

Вече проучихме как може да се използва щифт 5 за управление на ширината на импулса на IC 555.

Тук IC 2 е конфигуриран като 1 Hz осцилаторна верига, която кара пина 5 на IC 1 да се редува ниско при честота от 1 Hz. Това от своя страна води до стесняване на ширината на импулса на 800 Hz до степен, която почти изключва Q1. Това произвежда 1Hz остър импулсен алармен ефект върху високоговорителя.

Warble He-Haw алармена верига

Ако искате да преобразувате предишния дизайн в аларма за пробиване на ухо, можете да го направите, като просто замените диода D1 с резистор 10 K, както е показано в горната диаграма. Известни също като аларма за хек, те често се използват в европейските аварийни превозни средства.

Знаем, че щифт 5 може да се използва с външен сигнал за високо / ниско за модулиране на изхода на щифт 3 със съответна разширяваща / стесняваща широчина на импулса. 1 Hz алтернативно високо ниско захранване на пин 5 на IC2 принуждава напрежението на изход № 3 на IC 1 да генерира симетрично променяща се честота, варираща от 500 Hz до 440 Hz. Това кара високоговорителя да генерира необходимия остър звук на аларма с висока сила на звука със скорост 1 Hz.

Изработване на полицейска сирена

IC 555 може да се използва и за създаване на идеално имитираща верига на полицейска сирена, както е показано по-горе.

Схемата е проектирана да произвежда типичния плачещ звук, който често се чува в полицейските сирени.

Тук IC2 е свързан като нискочестотен генератор с честота, зададена на 6 секунди ON OFF.

Бавната експоненциална триъгълна рампа на вълната, генерирана през нейния C1, се подава в основата на Q1, конфигурирана като последовател на излъчвателя .

Честотата на IC1 е настроена на 500 Hz, което се превръща в централната му честота.

Бавно нарастващата и спадащата рампа в основата на Q1 следва в излъчвателя си и модулира щифт 5 на IC1. Бавната рампа предизвиква алтернативни цикли на бавно нарастващо напрежение за 3 секунди и бавно затихващо напрежение за 3 секунди на пин 5. Поради този пин 3 честотата и ШИМ също модулира съответно, генерирайки звуков ефект на полицейската сирена.

Алармена верига Red Alert Star Trek

Последната схема в списъка е друг много интересен генератор на звукови ефекти, използващ стабилен осцилатор IC 555. Това е генераторът на звук за аларма за червена аларма, наричан още аларма за звездни пътешествия поради честото му използване в популярния телевизионен сериал звезден трек.

Обикновено червеният алармен звук се инициира с нискочестотен тон, който се издига до високочестотна нота в рамките на бърз период от около 1,15 секунди и се отрязва за 0,35 секунди и отново се издига от ниска към висока честота и цикълът продължава да поражда звуков алармен сигнал за червено предупреждение.

Подобно на предишните звукови вериги за аларма и сирена, тази верига също продължава да повтаря последователността, докато остане захранвана.

IC 2 тук е конфигуриран като несиметрична осцилаторна верига. Кондензаторът С1 се зарежда последователно през елементите R1 и D1 и се разрежда последователно през R2.

Това води до бързо нарастващи и избледняващи триони на кондензатора C1. Този усилващ сигнал се буферира от излъчвателя и се прилага като модулиращо напрежение към контролния входен щифт 5 на IC1 чрез R7.

Поради пилообразната природа, тази форма на вълната кара изходната честота на извода 3 на IC1 постепенно да се повишава за бавно разпадащата се част на формата на вълната и след това бързо пада по време на свиващата се част на формата на вълната.

По време на всеки от разпадащите се участъци на цикъла на вълната, съответният правоъгълен импулс от щифт 3 на IC2 незабавно изключва Q2, което от своя страна води до понижаване на pin2 на IC2. Това прекъсва изхода на C2 и нарастващия тон на високоговорителя, което поражда особения звуков ефект на алармата за червен алармен трек.

Обратно към вас

Е, това бяха някои съвети относно това как да се използва IC 555 за създаване на полезни схеми за осцилатор на аларма и сирена. Имате ли друг интересен генератор на звукови ефекти, използващ IC 555? Ако го направите, моля, предоставете подробности тук, ние ще се радваме да ги включите в горния списък.