555 temporizator IC poate fi conectat fie în modul său monostabil producând astfel un cronometru de precizie cu o durată de timp fixă sau în modul său Bistable pentru a produce un flip-flop acțiune de comutare de tip. Dar putem, de asemenea, conecta IC-ul cu temporizator 555 într-un mod Astable pentru a produce un circuit oscilator 555 foarte stabil pentru generarea unor forme de undă libere extrem de precise a căror frecvență de ieșire poate fi reglată prin intermediul unui circuit rezervor RC conectat extern format din doar două rezistențe și un condensator.
555 Oscilatorul este un alt tip de oscilator de relaxare pentru generarea formelor de undă stabilizat pătrat val de ieșire fie de o frecvență fixă de până la 500kHz sau de diferite cicluri de funcționare la 50 la 100%. În tutorialul anterior 555 Timer am văzut că circuitul Monostable produce un singur impuls cu o singură ieșire atunci când este declanșat pe intrarea de declanșare a pinului 2.
În timp ce circuitul monostabil 555 s-a oprit după un timp prestabilit, așteptând pornirea din nou a următorului impuls de declanșare, pentru a face ca oscilatorul 555 să funcționeze ca un multivibrator astabil, este necesar să declanșați din nou continuu 555 IC după fiecare sincronizare. ciclu.
Această relansare se realizează practic conectând intrarea de declanșare (pinul 2) și intrarea de prag (pinul 6) împreună, permițând astfel dispozitivului să acționeze ca un oscilator astabil. Atunci oscilatorul 555 nu are stări stabile, deoarece trece continuu de la o stare la alta. De asemenea, rezistorul de sincronizare unic al circuitului multivibrator monostabil anterior a fost împărțit în două rezistențe separate, R1 și R2, cu joncțiunea lor conectată la intrarea de descărcare (pinul 7), așa cum se arată mai jos.
Circuitul oscilatorului de bază Astable 555
În circuitul oscilator 555 de mai sus, pinul 2 și pinul 6 sunt conectați împreună permițând circuitului să se declanșeze din nou pe fiecare ciclu permițându-i să funcționeze ca un oscilator cu funcționare liberă. În timpul fiecărui ciclu de condensator, C se încarcă prin ambele rezistențe de sincronizare, R1 și R2, dar se descarcă numai prin rezistor, R2 deoarece cealaltă parte a R2 este conectată la borna de descărcare , pinul 7.
Apoi condensatorul se încarcă până la 2 / 3Vcc (limita superioară a comparatorului), care este determinată de combinația 0,693 (R1 + R2) C și se descarcă până la 1 / 3Vcc (limita inferioară a comparatorului) determinată de 0,693 (R2 * C ) combinație. Acest lucru are ca rezultat o formă de undă de ieșire al cărei nivel de tensiune este aproximativ egal cu Vcc - 1,5V și ale cărui perioade de timp „ON” și „OFF” sunt determinate de combinațiile condensatorului și rezistențelor. Timpii individuali necesari pentru a finaliza un ciclu de încărcare și descărcare a ieșirii este, prin urmare, dat ca:
Timpi de încărcare și descărcare a oscilatorului 555 Astable
Unde, R este în Ω și C în Farads.
Atunci când este conectat ca un multivibrator inteligibil, ieșirea de la oscilatorul 555 va continua să se încarce și să descarce la nesfârșit între 2 / 3Vcc și 1 / 3Vcc până când se va scoate sursa de alimentare. Ca și în cazul multivibratorului monostabil, acești timpi de încărcare și descărcare și, prin urmare, frecvența sunt independenți de tensiunea de alimentare.
Prin urmare, durata unui ciclu de sincronizare completă este egală cu suma celor două ori individuale pe care condensatorul le încarcă și descarcă împreună și este dată ca:
555 Durata ciclului oscilatorului
Frecvența de ieșire a oscilațiilor poate fi găsită inversând ecuația de mai sus pentru timpul total al ciclului, oferind o ecuație finală pentru frecvența de ieșire a unui oscilator Astable 555 ca:
Ecuația de frecvență a oscilatorului 555
Prin modificarea constantei de timp a uneia dintre combinațiile RC , ciclul de funcționare mai cunoscut ca raportul „Mark-to-Space” al formei de undă de ieșire poate fi setat cu precizie și este dat ca raportul dintre rezistența R2 și rezistorul R1 . Ciclul de funcționare pentru oscilatorul 555, care este raportul dintre timpul „ON” împărțit la timpul „OFF” este dat de:
Ciclul de funcționare a oscilatorului 555
Ciclul de funcționare nu are unități, deoarece este un raport, dar poate fi exprimat ca procent (%). Dacă ambele rezistențe de sincronizare, R1 și R2 sunt egale ca valoare, atunci ciclul de funcționare de ieșire va fi 2: 1, adică 66% timp de pornire și 33% timp de oprire în raport cu perioada.
555 Oscilatorul Exemplul nr. 1
Un oscilator Astable 555 este construit folosind următoarele componente, R1 = 1kΩ , R2 = 2kΩ și condensatorul C = 10uF . Calculați frecvența de ieșire de la oscilatorul 555 și ciclul de funcționare al formei de undă de ieșire.
t 1 - timpul de încărcare a condensatorului „PORNIT” este calculat ca:
t 2 - timpul de descărcare a condensatorului „OFF” este calculat ca:
Prin urmare, timpul periodic total (T) este calculat ca:
Frecvența de ieșire, ƒ este, prin urmare, dată ca:
Acordarea unei valori a ciclului de funcționare de:
Ca condensator de sincronizare, C se încarcă prin rezistențele R1 și R2, dar se descarcă doar prin rezistorul R2 , ciclul de funcționare de ieșire poate varia între 50 și 100% prin schimbarea valorii rezistorului R2 . Prin scăderea valorii R2 , ciclul de funcționare crește până la 100% și prin creșterea R2 , ciclul de funcționare se reduce la 50%. Dacă rezistor, R2 este foarte mare în raport cu rezistoarelor R1 frecvența de ieșire a 555 Circuitul nestabil va determinat prin R2 x C numai.
Problema cu această configurație de bază a oscilatorului 555 este că ciclul de funcționare, raportul „semn-spațiu” nu va cobori niciodată sub 50% deoarece prezența rezistorului R2 împiedică acest lucru. Cu alte cuvinte , nu putem face ieșirile „ON“ timp mai scurt decât timpul „OFF“, după cum (R1 + R2) C , va fi întotdeauna mai mare decât valoarea lui R1 x C . O modalitate de a depăși această problemă este de a conecta o diodă de ocolire a semnalului în paralel cu rezistorul R2 așa cum se arată mai jos.
Ciclul de funcționare oscilator 555 îmbunătățit
Prin conectarea acestei diode, D1 între intrarea de declanșare și intrarea de descărcare , condensatorul de sincronizare se va încărca acum direct numai prin rezistorul R1 , deoarece rezistorul R2 este scurtcircuitat de diodă. Condensatorul se descarcă normal prin rezistor, R2 .
O diodă suplimentară, D2 poate fi conectată în serie cu rezistorul de descărcare, R2 dacă este necesar pentru a se asigura că condensatorul de sincronizare se va încărca numai prin D1 și nu prin calea paralelă a lui R2 . Acest lucru se datorează faptului că în timpul procesului de încărcare dioda D2 este conectată în polarizare inversă blocând fluxul de curent prin el însuși.
Acum, timpul de încărcare anterior de t 1 = 0,693 (R1 + R2) C este modificat pentru a ține seama de acest nou circuit de încărcare și este dat ca: 0,693 (R1 x C) . Prin urmare, ciclul de funcționare este dat ca D = R1 / (R1 + R2) . Apoi, pentru a genera un ciclu de funcționare mai mic de 50%, rezistorul R1 trebuie să fie mai mic decât rezistorul R2 .
Deși circuitul anterior îmbunătățește ciclul de funcționare al formei de undă de ieșire prin încărcarea condensatorului de sincronizare, C1 prin combinația R1 + D1 și apoi descărcarea acestuia prin combinația D2 + R2 , problema cu această dispunere a circuitului este că circuitul oscilatorului 555 utilizează componente, adică două diode.
Putem îmbunătăți această idee și să producem o formă de undă de ieșire cu undă pătrată fixă cu un ciclu de funcționare exact de 50% foarte ușor și fără a fi nevoie de diode suplimentare prin simpla mutare a poziției rezistorului de încărcare, R2 la ieșire (pinul 3) ca afișate.
Oscilator cu ciclu de funcționare de 50%
Oscilatorul 555 produce acum un ciclu de funcționare de 50% ca condensator de sincronizare, C1 se încarcă și descarcă acum prin același rezistor, R2 , mai degrabă decât descarcă prin pinul de descărcare a cronometrelor 7 ca înainte. Când ieșirea de la oscilatorul 555 este ÎNALTĂ, condensatorul se încarcă prin R2 și când ieșirea este LOW, se descarcă prin R2 . Rezistorul R1 este utilizat pentru a se asigura că condensatorul se încarcă complet la aceeași valoare ca tensiunea de alimentare.
Cu toate acestea, deoarece condensatorul se încarcă și se descarcă prin același rezistor, ecuația de mai sus pentru frecvența de ieșire a oscilațiilor trebuie modificată puțin pentru a reflecta această schimbare de circuit. Apoi, noua ecuație pentru oscilatorul Astable 555 de 50% este dată ca:
50% ecuație de frecvență a ciclului de lucru
Rețineți că rezistorul R1 trebuie să fie suficient de înalt pentru a se asigura că nu interferează cu încărcarea condensatorului pentru a produce ciclul de funcționare necesar de 50%. Schimbând și valoarea condensatorului de sincronizare, C1 schimbă frecvența de oscilație a circuitului astabil.
555 Aplicații pentru oscilatoare
Am spus anterior că ieșirea maximă pentru scufundare sau sursă curentul de încărcare prin pinul 3 este de aproximativ 200mA și această valoare este mai mult decât suficientă pentru a conduce sau comuta alte IC-uri logice, câteva LED-uri sau o lampă mică etc. și că ar trebui să utilizați un tranzistor bipolar sau MOSFET pentru a amplifica ieșirea 555 pentru a conduce sarcini de curent mai mari, cum ar fi motorul sau relele.
Dar oscilatorul 555 poate fi utilizat și într-o gamă largă de circuite și aplicații generatoare de forme de undă care necesită un curent de ieșire foarte mic, cum ar fi în echipamentele electronice de testare pentru a produce o gamă întreagă de frecvențe diferite de testare a ieșirii.
555 poate fi, de asemenea, utilizat pentru a produce forme de undă sinusoidală, pătrată și puls foarte precise sau ca LED-uri sau lămpi intermitente și variatoare la circuite simple de producere a zgomotului, cum ar fi metronomi, generatoare de sunete și efecte sonore și chiar jucării muzicale pentru Crăciun.
Am putea construi cu ușurință un circuit oscilator 555 simplu pentru a clipi câteva LED-uri „ON” și „OFF” similare cu cele prezentate sau pentru a produce un zgomot de înaltă frecvență de la un difuzor. Dar un proiect științific foarte frumos și simplu de construit folosind un oscilator bazat pe 555 este cel al unui metronom electronic.
Metronomele sunt dispozitive utilizate pentru a marca timpul în piesele muzicale prin producerea unui ritm sau clic muzical obișnuit și recurent. Un metronom electronic simplu poate fi realizat folosind un oscilator 555 ca dispozitiv principal de sincronizare și prin ajustarea frecvenței de ieșire a oscilatorului se poate seta tempo-ul sau „Bătăi pe minut”.
De exemplu, un tempo de 60 de bătăi pe minut înseamnă că o bătăi va apărea în fiecare secundă și în termeni electronici echivalează cu 1Hz. Deci, folosind câteva definiții muzicale foarte comune, putem construi cu ușurință un tabel cu diferitele frecvențe necesare pentru circuitul nostru de metronom, așa cum se arată mai jos.
Vezi Sursa AICI
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu