IC 555 oscillator-, alarm- og sirenekretser

I dette innlegget vil vi lære hvordan du bygger og optimaliserer grunnleggende IC 555-oscillatorkretser, hvis bølgeformer kan forbedres ytterligere for å generere komplekse lydeffekter som krumalarm, politisirene, rødalarm, stjernetrekksalarm etc.

Oversikt

Den grunnleggende modusen som normalt brukes til å lage IC 555-oscillatorer er den fantastiske kretsmodusen.

Hvis vi ser på den stabile kretsen vist nedenfor, må vi finn pinouts sluttet seg til på følgende måte:

• Utløserstift 2 kortsluttet til terskelstift 6.
• En motstand R2 koblet mellom pinne 2 og utløpspinnen 7.

I denne modusen, når strøm tilføres, lades kondensatoren C1 eksponentielt via motstandene R1 og R2. Når ladningsnivået klatrer opp til 2/3 nivå av forsyningsspenningen, får utløpspinnen 7 til å gå lavt. På grunn av dette begynner C1 nå å eksponere eksponentielt, og når utslippsnivået faller ned til 1/3 forsyningsnivå, sender en utløser på pin 2.

Når dette skjer, blir pin 7 igjen høy, og initierer ladesaksjonen på kondensatoren til den lærer ut det andre tilførselsnivået. Syklusen fortsetter uendelig med å etablere kretsens stabile modus.

Ovennevnte bearbeiding av det astable resulterer i to typer svingninger som forekommer over C1 og over utgangsbolten 3 på IC. Over C1 skaper eksponentiell økning og fall av spenning en sagtannfrekvens som vises.

Den indre flippen reagerer på denne sagtannfrekvensen og konverterer deretter til rektangulære bølger ved utgangsbolten 3 på IC. Dette gir oss de nødvendige rektangulære bølgesvingninger ved utgangen til IC-pinnen 3.

Siden oscillasjonsfrekvensen helt avhenger av R1, R2 og C1, er brukeren i stand til å endre verdiene til disse komponentene for å få ønskede verdier for ON OFF-periodene for oscillasjonsfrekvensene, som også kalles PWM-kontroll eller driftssykluskontroll .

Grafen ovenfor gir oss forholdet mellom R1 og C1.

R2 ignoreres her fordi verdien er ubetydelig liten sammenlignet med R2.

Grunnleggende firkantbølgeascillatorkrets med IC 555

Fra diskusjonen ovenfor lærte vi hvordan en IC 555 kan brukes i sin stabile modus for å lage en grunnleggende squarewave-oscillatorkrets.

Konfigurasjonen lar brukeren variere verdiene på R1 og R2 rett fra 1K til mange megaohm for å få et stort utvalg av valgbare frekvenser og driftssykluser ved utgangsstiftet 3.

Imidlertid må det bemerkes at R1-verdien ikke skal være for liten siden kretsens effektive strømforbruk bestemmes av R1. Dette skjer fordi pin 7 oppnår bakkepotensialet som utsettes for R1 direkte over den positive og grunnlinjen under hver C1-utladningsprosess. Hvis verdien er lav, kan det være et betydelig strømavløp, noe som øker det totale forbruket av kretsen.

R1 og R2 bestemmer også bredden på de oscillerende impulsene som produseres ved pin 3 på IC. R2 kan spesifikt brukes til å kontrollere mark / rom-forholdet til utgangspulsene.

For de forskjellige formlene for beregning av driftssyklus, frekvens og PWM til en IC 555-oscillator (astabel) kan studeres i denne artikkelen .

Variabel frekvensoscillator ved bruk av IC 555

Den astable kretsen som er forklart ovenfor, kan oppgraderes med et variabelt anlegg som lar brukeren variere PWM og også frekvensen til kretsen etter ønske. Dette gjøres ganske enkelt ved å legge et potensiometer i serie med motstanden R2 som vist nedenfor. Verdien av R2 må være liten sammenlignet med potten.

I ovennevnte oppsett kan frekvensen av svingning varieres rett fra 650 Hz til 7,2 kHz gjennom de angitte pottevariasjonene. Dette området kan økes og forbedres ytterligere ved å legge til en bryter for å velge forskjellige verdier for C1, siden C1 også er direkte ansvarlig for å stille inn utgangsfrekvensen.

Variable PWM-oscillatorkretser ved bruk av IC 555

Figuren over viser hvordan en variabel markforhold kan legges til en hvilken som helst grunnleggende IC 555-stabil oscillatorkrets gjennom et par dioder og et potensiometer.

Funksjonen lar brukeren få ønsket PWM eller justerbare PÅ AV-perioder for svingningene ved utgangsbolten 3 på IC.

I diagrammet til venstre lader nettverket som involverer R1, D1 og potten R3 vekselvis C1, mens potten R4, D2 og R2 vekselvis avgir C1-kondensatoren.

R2 og R4 bestemmer ladningshastigheten / utladningen av C1, og kan justeres passende for å få ønsket PÅ / AV-forhold for utgangsfrekvensen.

Diagrammet på høyre side viser posisjonen R3 flyttet i serie med R1. I denne konfigurasjonen er ladetiden til C1 fast av D1 og dens seriemotstand, mens potten bare tillater kontroll for utladningstiden til C1, derav OFF-tiden for utgangspulser. Den andre potten R3 hjelper i det vesentlige med å endre utgangsfrekvensen i stedet for PWM.

Alternativt, som vist i figurene ovenfor, kan det også være mulig å koble IC 555 i den astable modusen for diskret justering av forholdet mellom markering og mellomrom (ON time / OFF time) uten å påvirke oscilleringsfrekvensen.

I disse konfigurasjonene øker pulslengden iboende når romintervallet reduseres, og omvendt.

På grunn av dette forblir den totale perioden for hver firkantbølgesyklus konstant.

Hovedtrekket ved disse kretsene er variabel driftssyklus, som kan varieres fra 1% til 99% ved hjelp av det gitte potensiometeret R3.

På figuren til venstre blir C1 vekselvis ladet med R1, den øvre halvdelen av R3 og D1, mens den blir utladet ved hjelp av D2, R2 og den nedre halvdelen av potensiometeret R3. I figuren på høyre side blir C1 vekselvis ladet via R1 og D1 og høyre halvdel av potensiometeret R3, og den ledes ut gjennom venstre halvdel av potensiometeret R3, D2 og R2.

I begge de ovennevnte astablene setter verdien av C1 oscilleringsfrekvensen til rundt 1,2 kHz.

Hvordan pause eller starte / stoppe IC Astable Oscillator-funksjon med trykknapp

Du kan utløse en IC 555 astabel oscillator PÅ / AV på noen få enkle måter.

Det kan gjøres ved hjelp av trykknapper eller gjennom et elektronisk inngangssignal.

I figuren over er pin 4, som er tilbakestillingspinnen til IC, jordet gjennom R3, og en trykk-til-PÅ-bryter er koblet over den positive tilførselsledningen.

Pin 4 på IC 555 trenger minimum 0,7 V for å forbli partisk og for å holde IC-funksjonen aktivert. Ved å trykke på knappen aktiveres IC-stabil oscillatorfunksjon, mens du slipper bryteren, fjerner forspenningen fra pin 4, og IC-funksjonen blir deaktivert.

Dette kan også implementeres gjennom et eksternt positivt signal på pin 4 med bryteren fjernet og R3 tilkoblet som den er.

I det andre alternativet som vist ovenfor, kan pin 4 på IC sees permanent forspent via R3 og den positive tilførselen. Her er trykknappen koblet over tapp 4 og bakken. Dette innebærer at når trykknappen trykkes deaktiverer IC-utgangs kvadratbølger, og får utgangen til å bli 0V.

Når du slipper trykknappen, begynner genereringen av de forbløffende firkantbølgene normalt over pin 3 på IC.

Det samme kan oppnås gjennom et eksternt påført negativt signal eller et 0 V signal på pin 4 med R3 koblet som den er.

Bruke pin 2 for å kontrollere astabel frekvens

I våre tidligere diskusjoner lærte vi hvordan pulsgenerering av en IC 555 kunne styres gjennom pin 4.

Nå skal vi se hvordan det samme kan oppnås gjennom pin 2 på IC som vist ovenfor.

Når S1 trykkes, påføres pin 2 plutselig med et jordpotensial, noe som får spenningen over C1 til å synke under 1/3 Vcc. Som vi vet at når pin 2-spenning eller ladningsnivået over C1 holdes under 1/3 Vcc, går utgangsstiftet 3 permanent høyt.

Derfor forårsaker trykk på S1 et spenningsfall over C1 under 1/3 Vcc som tvinger utgangsstiftet 3 til å gå høyt så lenge S1 forblir presset. Dette hemmer normal bruk av astable svingninger. Når trykknappen slippes, gjenopprettes astbalefunksjonen til normale forhold. Bølgeformen på høyre side anerkjenner pin 3-responsen ved å trykke på trykknappen.

Ovennevnte operasjon kan også styres ved bruk av en ekstern digital krets gjennom dioden D1. En negativ logikk ved diodeens katode initierer de ovennevnte handlingene, mens en positiv logikk ikke har noen effekt, og lar funksjonene til den astable gjenopprette sin normale funksjon.

Hvordan modulere IC 555 oscillator

Pin 5, som er kontrollinngangen til IC 555, er en av viktige og nyttige pinouts for IC. Det gjør det lettere for brukeren å modulere utgangsfrekvensen til IC bare ved å bruke et justerbart DC-nivå på pinne nr. 5.

Et stigende DC-potensial fører til at utgangsfrekvensens pulsbredde øker proporsjonalt, mens senking av DC-potensialet fører til at frekvenspulsbredden blir smalere proporsjonalt. Disse potensialene bør være strengt innenfor 0V og hele Vcc-nivået.

I figuren ovenfor genererer justering av potten et varierende potensiale ved tapp 5 som får utgangspulsbredden til oscillasjonsfrekvensen til å endre seg tilsvarende.

Siden modulasjonen får utgangspulsbredden til å endre seg, påvirker den også frekvensen, siden C1 blir tvunget til å endre ladnings- / utladningsperioder avhengig av potten.

Når en varierende vekselstrøm med en amplitude mellom 0V og Vcc påføres ved tapp 5, følger utgang PWM eller pulsbredde også den varierende vekselstrømsamplituden som genererer et kontinuerlig tog med utvidelse og innsnevring av en tapp 3.

Et vekselstrømssignal kan også brukes til modulering, ganske enkelt ved å integrere stift 5 med en ekstern vekselstrøm gjennom en 10uF kondensator.

Å lage alarmer og sirener med IC 555

Den allsidige astable oscillatorkonfigurasjonen til IC 555 lar oss implementere den for å lage forskjellige typer sirener og alarmkretser. Dette blir mulig fordi en astabel i utgangspunktet er en bølgeformgenerator, og kan tilpasses for å generere forskjellige typer lydbølgeformer, som ligner på alarm- og sirenelyder.

I figuren ovenfor kan vi se IC 555 konfigurert som en 800 Hz frekvens monoton alarmkrets .

Høyttaleren kan ha en hvilken som helst impedansverdi på grunn av tilstedeværelsen av den nåværende begrensningsmotstanden Rx. En trygg verdi kan være rundt 70 ohm 1 watt.

For å lage en kontinuerlig alarmkrets med høy effekt, kan vi oppgradere kretsen ovenfor gjennom en krafttransistordriver Q1 og en kraftigere høyttaler, som vist nedenfor:

Siden designet kan produsere et høyt nivå av ringvolum, er D1 og C3 inkludert for å forhindre ringinterferens med IC 555 som fungerer.

Dioder D2 og D3 er inkludert for å nøytralisere de induktive koblingsspydene som genereres fra høyttalerspolen, og for å beskytte transistoren Q1 mot skade.

Pulsed IC 555 Alarmer Krets

Den forrige 800 Hz monotone alarmen kunne konverteres til en mer forstyrrende pulsert 800 Hz alarm ved å legge til en annen astabel multivibrator med tonegeneratorkretsen som vist nedenfor.

Vi har allerede studert hvordan pin 5 kan brukes til å kontrollere pulsbredden til IC 555.

Her er IC 2 konfigurert som en 1 Hz oscillatorkrets som fører til at pin 5 i IC 1 alternerende blir lav ved en 1 Hz-hastighet. Dette får igjen pin 3 800 Hz pulsbredde til å begrense seg i en grad som nesten slår AV Q1. Dette gir en 1Hz skarp pulsert alarmeffekt på høyttaleren.

Warble He-Haw alarmkrets

Hvis du vil konvertere den forrige designen til en ørepiercing, kan du gjøre det ved å bare erstatte D1-dioden med en 10 K motstand som avslørt i diagrammet ovenfor. Også kjent som he-haw alarm, disse brukes ofte i europeiske utrykningskjøretøyer.

Vi vet at pin 5 kan brukes med et eksternt høyt / lavt signal for å modulere pin 3-utgangen med en tilsvarende utvidelse / innsnevring av pulsbredder. Den 1 Hz alternerende høye lave tilførselen ved pin 5 i IC2 tvinger utgangs pin # 3-spenningen til IC 1 til å generere en symmetrisk skiftende frekvens som varierer fra 500 Hz til 440 Hz. Dette får høyttaleren til å generere den nødvendige skarpe alarmlyden for høyt volum med 1 Hz-hastighet.

Å lage en politisirene

IC 555 kan også brukes til å lage en perfekt imiterende politisirenkrets som vist ovenfor.

Kretsen er designet for å produsere den typiske jammerlyden som ofte høres i politisirener.

Her er IC2 koblet til som en lavfrekvent oscillator med en frekvens satt til en 6 sekunders PÅ AV-hastighet.

Den langsomme eksponentielle trekantbølgerampen som genereres over C1, mates ved bunnen av Q1 konfigurert som en emitter følger .

Frekvensen til IC1 er satt til 500 Hz som blir senterfrekvensen.

Den langsomme stigende og fallende rampen ved basen av Q1 følger ved emitteren og modulerer pin 5 i IC1. Den langsomme rampen forårsaker alternative sykluser med langsom stigende spenning i 3 sekunder, og langsom forfallsspenning i de 3 sekundene på pin 5. På grunn av denne pin 3-frekvensen og PWM modulerer den også tilsvarende, og genererer klagepolitiets sirenelydeffekt.

Red Alert Star Trek Alarm Circuit

Den siste kretsen i listen er en annen veldig interessant lydeffektgenerator ved hjelp av IC 555 astable oscillator. Det er alarmvareren for rødvarsling, også kalt star trek alarm på grunn av dens hyppige bruk i den populære TV-serien star trek.

Vanligvis starter den røde alarmalarmen med en lavfrekvent tone, som stiger til en høyfrekvent tone innen et raskt spenn på rundt 1,15 sekunder, og kuttes av i 0,35 sekunder, og igjen stiger fra lav til høy frekvens, og syklusen fortsetter å gi opphav til stjernetrek-alarmen.

Akkurat som de forrige alarm- og sirenelydkretsene, gjentar denne kretsen også sekvensen så lenge den forblir drevet.

IC 2 her er konfigurert som en ikke-symmetrisk oscillatorkrets. Kondensatoren C1 blir vekselvis ladet gjennom elementene R1 og D1, og blir vekselvis utladet gjennom R2.

Dette gir en raskt stigende og falmende sagtannpluss over kondensatoren C1. Dette rampesignalet er bufret av emitterfølgeren og påføres som en modulerende spenning til kontrollinngangstappen 5 på IC1 via R7.

På grunn av sagtann-naturen får denne bølgeformen pin 3-utgangsfrekvensen til IC1 til gradvis å stige for den langsomt forfallende delen av bølgeformen, og faller deretter raskt under den sammenfallende delen av bølgeformen.

Under hver av den forfallende delen av bølgeformsyklusen slår den tilsvarende rektangulære pulsen fra pinne 3 av IC2 øyeblikkelig AV Q2, som igjen får pin2 av IC2 til å gå lavt. Dette avbryter C2-utgangen og den stigende tonen på høyttaleren, noe som gir opphav til den særegne røde alarmen Star alarm alarm lydeffekten.

Tilbake til deg

Dette var noen tips om hvordan du bruker IC 555 til å lage nyttige alarm- og sireneoscillatorkretser. Har du noen andre interessante lydeffektgeneratorer som bruker IC 555? Hvis du gjør det, vennligst oppgi detaljene her, vi vil gjerne inkludere det i listen ovenfor.