Цепи генератора, сигнализации и сирены IC 555

В этом посте мы узнаем, как построить и оптимизировать базовые схемы генератора IC 555, формы сигналов которых могут быть дополнительно улучшены для создания сложных звуковых эффектов, таких как трель, полицейская сирена, красная тревога, тревога звездного пути и т. Д.

Обзор

Основной режим, который обычно используется для создания генераторов IC 555, - это режим нестабильной схемы.

Если мы посмотрим на нестабильную схему, показанную ниже, мы найти распиновку присоединились следующим образом:

• Пусковой штифт 2 замкнут на штырь порогового значения 6.
• Резистор R2 подключен между контактом 2 и разрядным контактом 7.

В этом режиме при подаче питания конденсатор C1 экспоненциально заряжается через резисторы R1 и R2. Когда уровень заряда поднимается до 2/3 уровня напряжения питания, разрядный вывод 7 становится низким. Из-за этого C1 теперь начинает разряжаться экспоненциально, и когда уровень разряда падает до 1/3 уровня подачи, отправляет триггер на вывод 2.

Когда это происходит, контакт 7 снова становится высоким, инициируя зарядку конденсатора, пока он не достигнет 2/3 уровня питания. Цикл продолжается бесконечно, устанавливая нестабильный режим цепи.

Вышеупомянутая работа нестабильного устройства приводит к возникновению двух типов колебаний на C1 и на выходном выводе 3 IC. Через C1 экспоненциальный рост и падение напряжения создает пилообразную частоту.

Внутренний триггер реагирует на эти пилообразные частоты и преобразует их в прямоугольные волны на выходном выводе 3 ИС. Это дает нам необходимые прямоугольные колебания на выходе вывода 3 микросхемы.

Поскольку частота колебаний полностью зависит от R1, R2 и C1, пользователь может изменять значения этих компонентов, чтобы получить любые желаемые значения для периодов включения и выключения частот колебаний, что также называется ШИМ-регулированием или контролем рабочего цикла. .

График выше показывает взаимосвязь между R1 и C1.

R2 здесь игнорируется, потому что его значение пренебрежимо мало по сравнению с R2.

Базовая схема генератора прямоугольных импульсов с использованием IC 555

Из приведенного выше обсуждения мы узнали, как можно использовать IC 555 в нестабильном режиме для создания базовой схемы прямоугольного генератора.

Конфигурация позволяет пользователю изменять значения R1 и R2 от 1 кОм до многих мегаом для получения огромного диапазона выбираемых частот и рабочих циклов на выходном контакте 3.

Однако следует отметить, что значение R1 не должно быть слишком маленьким, поскольку эффективный ток потребления цепи определяется R1. Это происходит потому, что во время каждого процесса разряда C1 контакт 7 достигает потенциала земли, передавая R1 прямо через положительную линию и линию земли. Если его значение низкое, может возникнуть значительный расход тока, увеличивающий общее потребление цепи.

R1 и R2 также определяют ширину колебательных импульсов, генерируемых на выводе 3 ИС. R2, в частности, может использоваться для управления соотношением метка / промежуток выходных импульсов.

Для различных формул для расчета рабочего цикла, частоты и ШИМ генератора IC 555 (нестабильный) можно изучить в этой статье .

Генератор переменной частоты с использованием IC 555

Нестабильная схема, описанная выше, может быть обновлена ​​с помощью регулируемого средства, которое позволяет пользователю изменять ШИМ, а также частоту схемы по желанию. Это просто делается путем добавления потенциометра последовательно с резистором R2, как показано ниже. Значение R2 должно быть небольшим по сравнению с размером банка.

В приведенной выше настройке частота колебаний может быть изменена от 650 Гц до 7,2 кГц с помощью указанных вариаций потенциометра. Этот диапазон можно еще больше увеличить и расширить, добавив переключатель для выбора различных значений для C1, поскольку C1 также напрямую отвечает за установку выходной частоты.

Схемы переменного ШИМ-генератора с использованием IC 555

На рисунке выше показано, как средство с изменяемым соотношением интервалов между метками может быть добавлен к любой базовой схеме нестабильного генератора IC 555 через пару диодов и потенциометр.

Эта функция позволяет пользователю получить любой желаемый ШИМ или регулируемые периоды включения и выключения для колебаний на выходном выводе 3 ИС.

На левой диаграмме цепь, включающая R1, D1 и потенциометр R3, поочередно заряжает C1, а потенциометр R4, D2 и R2 поочередно разряжает конденсатор C1.

R2 и R4 определяют скорость заряда / разряда C1 и могут быть отрегулированы соответствующим образом для получения желаемого отношения ВКЛ / ВЫКЛ для выходной частоты.

На правой боковой диаграмме показано смещение позиции R3 последовательно с R1. В этой конфигурации время заряда C1 фиксируется D1 и его последовательным резистором, в то время как горшок позволяет управлять только временем разряда C1, следовательно, временем выключения выходных импульсов. Другой потенциометр R3 по существу помогает изменять частоту выхода вместо ШИМ.

В качестве альтернативы, как показано на вышеприведенных фигурах, можно также подключить IC 555 в нестабильном режиме для дискретной регулировки отношения метка / интервал (время включения / время выключения) без воздействия на частоту колебаний.

В этих конфигурациях длина импульсов по своей природе увеличивается с уменьшением интервала пространства, и наоборот.

Благодаря этому общий период каждого цикла прямоугольной волны остается постоянным.

Главная особенность этих схем - переменный рабочий цикл, который можно изменять прямо от 1% до 99% с помощью заданного потенциометра R3.

На левом рисунке C1 поочередно заряжается от R1, верхней половины R3 и D1, а разряжается с помощью D2, R2 и нижней половины потенциометра R3. На правом рисунке C1 попеременно заряжается через R1 и D1 и правую половину потенциометра R3, а разряжается через левый полупотенциометр R3, D2 и R2.

В обоих вышеупомянутых нестаблях значение C1 устанавливает частоту колебаний около 1,2 кГц.

Как приостановить или запустить / остановить функцию нестабильного генератора IC с помощью кнопки

Вы можете включить / выключить нестабильный генератор IC 555 несколькими простыми способами.

Это можно сделать с помощью кнопок или электронного входного сигнала.

На рисунке выше контакт 4, который является контактом сброса IC, заземлен через R3, а переключатель включения подключен через положительную линию питания.

Для вывода 4 микросхемы IC 555 требуется минимум 0,7 В, чтобы оставаться смещенным и поддерживать работу микросхемы. Нажатие на кнопку включает функцию нестабильного генератора IC, при отпускании переключателя снимается смещение с контакта 4, и функция IC отключается.

Это также может быть реализовано с помощью внешнего положительного сигнала на контакте 4 с удаленным переключателем и подключенным R3 как есть.

В другом альтернативном варианте, показанном выше, можно увидеть, что вывод 4 ИС постоянно смещен через R3 и положительный источник питания. Здесь кнопка подключена к контакту 4 и заземлению. Это означает, что нажатие кнопки отключает прямоугольные импульсы на выходе ИС, в результате чего выход становится равным 0 В.

При отпускании кнопки начинается генерация нестабильных прямоугольных волн, как правило, на контакте 3 ИС.

То же самое может быть достигнуто с помощью внешнего отрицательного сигнала или сигнала 0 В на контакте 4 с R3, подключенным как есть.

Использование контакта 2 для управления нестабильной частотой

В наших предыдущих обсуждениях мы узнали, как можно управлять генерацией импульсов IC 555 через контакт 4.

Теперь мы посмотрим, как того же можно добиться с помощью вывода 2 ИС, как показано выше.

Когда S1 нажат, на контакт 2 внезапно подается потенциал земли, в результате чего напряжение на C1 падает ниже 1/3 Vcc. Как мы знаем, когда напряжение на контакте 2 или уровень заряда на C1 удерживается ниже 1/3 Vcc, выходной контакт 3 постоянно становится высоким.

Следовательно, нажатие S1 вызывает падение напряжения на C1 ниже 1/3 Vcc, заставляя выходной контакт 3 переходить в высокий уровень, пока S1 остается нажатым. Это препятствует нормальной работе нестабильных колебаний. Когда кнопка отпускается, функция Astbale возвращается в нормальное состояние. Форма сигнала на правой стороне подтверждает реакцию контакта 3 на нажатие кнопки.

Вышеупомянутой операцией можно также управлять с помощью внешней цифровой схемы через диод D1. Отрицательная логика на катоде диода инициирует вышеуказанные действия, в то время как положительная логика не имеет никакого эффекта и позволяет функциям нестабильного устройства восстановить его нормальную работу.

Как модулировать осциллятор IC 555

Контакт 5, который является управляющим входом IC 555, является одним из важных и полезных выводов IC. Это помогает пользователю модулировать выходную частоту ИС, просто применяя регулируемый уровень постоянного тока на контакте №5.

Повышение потенциала постоянного тока вызывает пропорциональное увеличение ширины импульса выходной частоты, в то время как снижение потенциала постоянного тока приводит к пропорциональному сужению ширины импульса частоты. Эти потенциалы должны быть строго в пределах 0 В и полного уровня Vcc.

На приведенном выше рисунке регулировка потенциометра генерирует изменяющийся потенциал на выводе 5, что приводит к соответствующему изменению ширины выходного импульса частоты колебаний.

Поскольку модуляция вызывает изменение ширины выходного импульса, она также влияет на частоту, поскольку C1 вынужден изменять периоды заряда / разряда в зависимости от настройки потенциометра.

Когда переменный переменный ток с амплитудой между 0 В и Vcc подается на вывод 5, выходной ШИМ или ширина импульса также следует за изменяющейся амплитудой переменного тока, генерируя непрерывную серию расширяющих и сужающих импульсов на выводе 3.

Сигнал переменного тока также можно использовать для модуляции, просто интегрировав вывод 5 с внешним переменным током через конденсатор 10 мкФ.

Создание сигналов тревоги и сирен с помощью IC 555

Универсальная конфигурация нестабильного генератора IC 555 позволяет нам применять его для создания различных типов сирен и цепей сигнализации. Это становится возможным, потому что нестабильный генератор в основном является генератором сигналов и может быть настроен для генерации различных типов звуковых сигналов, напоминающих звуки сигналов тревоги и сирен.

На рисунке выше мы видим IC 555, настроенный как монотонный с частотой 800 Гц. цепь аварийной сигнализации .

Динамик может иметь любое значение импеданса из-за наличия ограничивающего ток сопротивления Rx. Безопасное значение может быть около 70 Ом на 1 ватт.

Для создания цепи сигнализации с непрерывным тональным сигналом высокой мощности мы модернизируем указанную выше схему с помощью драйвера силового транзистора Q1 и более мощного динамика, как показано ниже:

Поскольку конструкция может создавать высокий уровень пульсаций напряжения, D1 и C3 включены, чтобы предотвратить помехи пульсаций работе IC 555.

Диоды D2 и D3 включены для нейтрализации всплесков индуктивного переключения, генерируемых катушкой динамика, и для защиты транзистора Q1 от повреждения.

Цепь импульсной сигнализации IC 555

Предыдущий монотонный сигнал с частотой 800 Гц можно преобразовать в более интересный импульсный сигнал с частотой 800 Гц, добавив еще один нестабильный мультивибратор со схемой тон-генератора, как показано ниже.

Мы уже изучили, как вывод 5 можно использовать для управления шириной импульса IC 555.

Здесь IC 2 сконфигурирован как схема генератора с частотой 1 Гц, которая заставляет вывод 5 IC 1 поочередно становиться низким с частотой 1 Гц. Это, в свою очередь, приводит к сужению ширины импульса на контакте 3 800 Гц до такой степени, что Q1 почти выключается. Это производит резкий импульсный сигнал тревоги на громкоговорителе с частотой 1 Гц.

Цепь тревоги Warble He-Haw

Если вы хотите преобразовать предыдущую конструкцию в сигнализатор пронзительной трели, вы можете сделать это, просто заменив диод D1 резистором 10 кОм, как показано на диаграмме выше. Они также известны как аварийная сигнализация и обычно используются в европейских автомобилях скорой помощи.

Мы знаем, что вывод 5 может использоваться с внешним сигналом высокого / низкого уровня для модуляции выхода вывода 3 с соответствующей шириной импульса расширения / сужения. Попеременное питание с частотой 1 Гц на выводе 5 микросхемы IC2 заставляет выходное напряжение на выводе №3 микросхемы IC 1 генерировать симметрично изменяющуюся частоту от 500 Гц до 440 Гц. Это приводит к тому, что динамик издает требуемый резкий высокий громкий звуковой сигнал тревоги с частотой 1 Гц.

Изготовление полицейской сирены

IC 555 может также использоваться для создания идеальной имитации цепи полицейской сирены, как показано выше.

Схема предназначена для воспроизведения типичного звука завывания, который обычно слышен в полицейских сиренах.

Здесь IC2 подключен как низкочастотный генератор с частотой, установленной на 6-секундную частоту включения и выключения.

Медленный экспоненциальный треугольный волновой график, генерируемый через его C1, подается на основание Q1, сконфигурированного как эмиттер-повторитель .

Частота IC1 установлена ​​на 500 Гц, что становится его центральной частотой.

Медленное нарастание и спад на базе Q1 следует за его эмиттером и модулирует вывод 5 IC1. Медленное нарастание вызывает чередование циклов медленного роста напряжения в течение 3 секунд и медленного спада напряжения в течение 3 секунд на контакте 5. Благодаря этому частота контакта 3 и ШИМ также соответственно модулируются, создавая звуковой эффект завывания полицейской сирены.

Цепь сигнализации Red Alert Star Trek

Последняя схема в списке - еще один очень интересный генератор звуковых эффектов, использующий нестабильный генератор IC 555. Это звуковой генератор с красной тревогой, который также называют сигналом звездного пути из-за его частого использования в популярном сериале «Звездный путь».

Как правило, красный предупреждающий сигнал тревоги начинается с низкочастотного тона, который повышается до высокочастотной ноты за короткий промежуток времени около 1,15 секунды, прекращается на 0,35 секунды и снова повышается с низкой до высокой частоты, и цикл продолжает вызывать звуковой сигнал тревоги 'Звездный путь'.

Как и предыдущие цепи сигнализации и сирены, эта схема также повторяет последовательность, пока остается под напряжением.

IC 2 здесь сконфигурирована как несимметричная схема генератора. Конденсатор C1 поочередно заряжается через элементы R1 и D1 и поочередно разряжается через R2.

Это приводит к быстрому нарастанию и исчезновению плюсов пилообразной формы на конденсаторе C1. Этот линейный сигнал буферизуется эмиттерным повторителем и подается в качестве модулирующего напряжения на управляющий входной вывод 5 IC1 через R7.

Из-за пилообразной природы этот сигнал заставляет выходную частоту вывода 3 IC1 постепенно повышаться для медленно затухающей части формы волны, а затем быстро падает во время схлопывающейся части формы волны.

Во время каждого затухающего участка цикла формы сигнала соответствующий прямоугольный импульс с вывода 3 IC2 мгновенно выключает Q2, что, в свою очередь, приводит к низкому уровню на выводе 2 IC2. Это прерывает выход C2 и нарастающий тон в динамике, вызывая характерный красный звуковой эффект предупреждения о звездном пути.

Назад к тебе

Ну, это были некоторые подсказки относительно того, как использовать IC 555 для создания полезных схем генератора сигналов тревоги и сирены. У вас есть еще какой-нибудь интересный генератор звуковых эффектов на IC 555? Если вы это сделаете, укажите подробности здесь, мы будем очень рады включить его в приведенный выше список.