IC 555-kretsar för oscillator, larm och siren

I det här inlägget kommer vi att lära oss hur man bygger och optimerar grundläggande IC 555-oscillatorkretsar, vars vågformer kan förbättras ytterligare för att generera komplexa ljudeffekter som varningslarm, polissiren, rödvarningslarm, star trek alarm etc.

Översikt

Det grundläggande läget som normalt används för att tillverka IC 555-oscillatorer är det fantastiska kretsläget.

Om vi ​​tittar på den fantastiska kretsen som visas nedan, gör vi det hitta pinouts gick med på följande sätt:

• Triggerstift 2 kortsluten till tröskelstift 6.
• Ett motstånd R2 anslutet mellan stift 2 och utloppsstift 7.

I detta läge laddas kondensatorn C1 exponentiellt via motstånden R1 och R2 när ström tillförs. När laddningsnivån stiger upp till 2/3 nivån av matningsspänningen, får urladdningsstiftet 7 att bli lågt. På grund av detta börjar C1 nu urladdas exponentiellt och när urladdningsnivån faller ner till 1/3 leveransnivå skickar en utlösare vid stift 2.

När detta händer blir stift 7 igen högt och initierar laddningsåtgärden på kondensatorn tills den lär ut 2/3 matningsnivå. Cykeln fortsätter oändligt med att fastställa kretsens stabila läge.

Ovanstående bearbetning av det astabla resulterar i två typer av svängningar som inträffar över Cl och över utgångsstiftet 3 på IC. Över C1 skapar den exponentiella stigningen och nedgången av spänningen en sågtandfrekvens som ska visas.

Den interna vippan svarar på denna sågtandfrekvens och omvandlas sedan till rektangulära vågor vid utgångsstiftet 3 på IC. Detta ger oss de erforderliga rektangulära vågsvängningarna vid utgången från IC-stiftet 3.

Eftersom svängningsfrekvensen helt beror på R1, R2 och C1, kan användaren ändra värdena för dessa komponenter för att få önskade värden för PÅ AV-perioderna för svängningsfrekvenser, vilket också kallas PWM-styrning eller arbetscykelstyrning .

Diagrammet ovan ger oss förhållandet mellan R1 och C1.

R2 ignoreras här eftersom dess värde är försumbar litet jämfört med R2.

Grundläggande fyrkantig oscillatorkrets med IC 555

Från ovanstående diskussion lärde vi oss hur en IC 555 kan användas i det stabila läget för att skapa en grundläggande kvadratvågoscillatorkrets.

Konfigurationen tillåter användaren att variera värdena på R1 och R2 direkt från 1K till många megaohm för att få ett stort utbud av valbara frekvenser och arbetscykler vid utgångsstiftet 3.

Det måste dock noteras att R1-värdet inte borde vara för litet eftersom kretsens effektiva strömförbrukning bestäms av R1. Detta händer eftersom stift 7 under varje C1-urladdningsprocess uppnår markpotentialen som utsätts för R1 direkt över den positiva och marklinjen. Om dess värde är lågt kan det finnas ett betydande strömavlopp, vilket ökar kretsens totala förbrukning.

R1 och R2 bestämmer också bredden på de oscillerande pulserna som produceras vid stift 3 på IC. R2 kan specifikt användas för att kontrollera utgångspulsernas mark / utrymme-förhållande.

För de olika formlerna för beräkning av arbetscykeln, frekvensen och PWM för en IC 555-oscillator (astabel) kan studeras i den här artikeln .

Variabel frekvensoscillator med hjälp av IC 555

Den astabla kretsen som förklaras ovan kan uppgraderas med en variabel anläggning som gör det möjligt för användaren att variera PWM och även frekvensen hos kretsen efter önskemål. Detta görs helt enkelt genom att lägga till en potentiometer i serie med motståndet R2 som visas nedan. Värdet på R2 måste vara litet jämfört med pottvärdet.

I ovanstående inställning kan oscillationsfrekvensen varieras från 650 Hz till 7,2 kHz genom de angivna pottvariationerna. Detta intervall kan ökas ytterligare och förbättras genom att lägga till en omkopplare för att välja olika värden för C1, eftersom C1 också är direkt ansvarig för att ställa in utfrekvensen.

Variabla PWM-oscillatorkretsar med IC 555

Bilden ovan visar hur en utrymme för variabel markutrymme kan läggas till valfri grundläggande IC 555-oscillatorkrets genom ett par dioder och en potentiometer.

Funktionen gör det möjligt för användaren att få önskad PWM eller justerbara PÅ AV-perioder för svängningarna vid utgångsstiftet 3 på IC.

I diagrammet till vänster laddar nätverket med R1, D1 och potten R3 växelvis C1, medan potten R4, D2 och R2 omväxlande urladdar C1-kondensatorn.

R2 och R4 bestämmer laddnings- / urladdningshastigheten för Cl och kan justeras på lämpligt sätt för att få önskat PÅ / AV-förhållande för utfrekvensen.

Diagrammet till höger visar positionen R3 förskjuten i serie med R1. I denna konfiguration är laddningstiden för C1 fixerad av D1 och dess seriemotstånd, medan potten endast tillåter styrning av urladdningstiden för C1, därav OFF-tiden för utmatningspulser. Den andra potten R3 hjälper i huvudsak till att ändra frekvensen för utdata istället för PWM.

Alternativt, såsom visas i ovanstående figurer, kan det också vara möjligt att ansluta IC 555 i det stabila läget för diskret justering av förhållandet mellan märke / utrymme (PÅ-tid / AV-tid) utan att påverka den oscillerande frekvensen.

I dessa konfigurationer ökar pulslängden i sig när rumsintervallet reduceras och vice versa.

På grund av detta förblir den totala perioden för varje fyrkantig vågcykel konstant.

Huvudfunktionen i dessa kretsar är den variabla arbetscykeln, som kan varieras direkt från 1% till 99% med hjälp av den givna potentiometern R3.

I figuren till vänster laddas C1 omväxlande av R1, den övre halvan av R3 och D1, medan den urladdas med hjälp av D2, R2 och den nedre halvan av potentiometer R3. På höger sida visas C1 växelvis via R1 och D1 och den högra halvan av potentiometer R3, och den laddas ur genom den vänstra halva potentiometern R3, D2 och R2.

I båda ovanstående inställningar sätter värdet på C1 oscilleringsfrekvensen till cirka 1,2 kHz.

Hur man pausar eller startar / stoppar IC Astabel oscillatorfunktion med tryckknapp

Du kan utlösa en IC 555-stabil oscillator PÅ / AV på några enkla sätt.

Det kan göras med tryckknappar eller via en elektronisk insignal.

I figuren ovan är stift 4, som är återställningsstiftet för IC, jordat genom R3, och en tryck-till-PÅ-omkopplare är ansluten över den positiva matningslinjen.

Stift 4 i IC 555 behöver minst 0,7 V för att förbli partisk och för att IC ska fungera aktiverat. Genom att trycka på knappen aktiveras IC-stabil oscillatorfunktion medan du släpper omkopplaren tar bort förspänningen från stift 4 och IC-funktionen blir inaktiverad.

Detta kan också implementeras genom en extern positiv signal på stift 4 med omkopplaren borttagen och R3 ansluten som den är.

I det andra alternativet som visas ovan kan stift 4 på IC ses permanent förspänt via R3 och den positiva matningen. Här är tryckknappen ansluten över stift 4 och jord. Detta innebär att när tryckknappen trycks inaktiveras IC-utgångens fyrkantiga vågor, vilket får utgången att vrida 0V.

När du släpper tryckknappen påbörjas genereringen av de astabla fyrkantiga vågorna normalt över stift 3 på IC.

Samma kan uppnås genom en externt applicerad negativ signal eller en 0 V-signal vid stift 4 med R3 ansluten som den är.

Använda stift 2 för styrning av astabel frekvens

I våra tidigare diskussioner lärde vi oss hur pulsgenerering av en IC 555 kunde styras via stift 4.

Nu kommer vi att se hur samma kan uppnås genom stift 2 på IC som visas ovan.

När S1 trycks in, appliceras stift 2 plötsligt med en jordpotential, vilket får spänningen över C1 att sjunka under 1/3 Vcc. Som vi vet att när stift 2-spänning eller laddningsnivån över C1 hålls under 1/3 Vcc ,, går utgångsstiftet 3 permanent högt.

Därför pressar S1 ett spänningsfall över Cl under 1/3 Vcc som tvingar utgångsstiftet 3 att gå högt så länge som S1 förblir intryckt. Detta hämmar normal funktion av astabla svängningar. När tryckknappen släpps återställs astbalfunktionen till normala förhållanden. Vågformen på höger sida bekräftar stift 3-svaret när du trycker på tryckknappen.

Ovanstående operation kan likaledes styras med användning av en extern digital krets via dioden Dl. En negativ logik vid diodens katod initierar ovanstående åtgärder, medan en positiv logik inte har någon effekt, och tillåter att den astabla funktionen återställer sin normala funktion.

Hur man modulerar IC 555 Oscillator

Stift 5, som är styringången på IC 555, är en av IC: s viktiga och användbara uttag. Det underlättar för användaren att modulera utgångsfrekvensen för IC helt enkelt genom att applicera en justerbar DC-nivå på stift nr 5.

En stigande likspänningspotential får utgångsfrekvensens pulsbredd att öka proportionellt, medan sänkning av likspänningspotentialen gör att frekvenspulsbredden blir mindre proportionellt. Dessa potentialer bör ligga inom 0V och hela Vcc-nivån.

I figuren ovan genererar justering av potten en varierande potential vid stift 5 som får utgångspulsbredden för oscillationsfrekvensen att förändras i enlighet därmed.

Eftersom moduleringen får utgångspulsbredden att förändras påverkar den också frekvensen, eftersom C1 tvingas ändra sina laddnings- / urladdningsperioder beroende på potten.

När en varierande växelström med en amplitud mellan 0V och Vcc appliceras vid stift 5, följer utgången PWM eller pulsbredden också den varierande växelströmsamplituden som genererar ett kontinuerligt steg för vidgning och förminskning av pulser en stift 3.

En växelströmssignal kan också användas för moduleringen, helt enkelt genom att integrera stift 5 med en extern växelström genom en 10uF kondensator.

Göra larm och sirener med IC 555

Den mångsidiga astabla oscillatorkonfigurationen på IC 555 gör att vi kan implementera den för att tillverka olika typer av sirener och larmkretsar. Detta blir möjligt eftersom en astabel i grunden är en vågformsgenerator och kan anpassas för att generera olika typer av ljudvågformer, som liknar larm- och sirenljud.

I figuren ovan kan vi se IC 555 konfigurerad som en 800 Hz frekvens monoton larmkrets .

Högtalaren kan ha vilket impedansvärde som helst på grund av närvaron av det strömbegränsande motståndet Rx. Ett säkert värde kan vara cirka 70 Ohm 1 watt.

För att skapa en högeffekt kontinuerlig tonlarmkrets kan vi uppgradera kretsen ovan genom en krafttransistordrivrutin Q1 och en kraftfullare högtalare, som visas nedan:

Eftersom konstruktionen kan producera en hög nivå av krusningsvolym inkluderas D1 och C3 för att förhindra krusningsstörningar med IC 555-funktionen.

Dioderna D2 och D3 ingår för att neutralisera de induktiva kopplingsspikarna som genereras från högtalarspolen och för att skydda transistorn Q1 mot skador.

Pulsad IC 555-larmkrets

Det tidigare monotonlarmet på 800 Hz kunde omvandlas till ett mer inträngande pulsat 800 Hz-larm genom att lägga till en annan stabil multivibrator med tongeneratorkretsen som visas nedan.

Vi har redan studerat hur stift 5 kan användas för att styra pulsbredden på IC 555.

Här är IC 2 konfigurerad som en 1 Hz-oscillatorkrets som gör att stift 5 i IC 1 växelvis blir låg vid en 1 Hz-hastighet. Detta medför i sin tur att stift 3 800 Hz pulsbredd minskar i en utsträckning som nästan stängs av Q1. Detta ger en 1Hz skarp pulsad larmeffekt på högtalaren.

Warble He-Haw Alarm Circuit

Om du vill konvertera den tidigare designen till ett örongenomträngande larm, kan du göra det genom att helt enkelt ersätta D1-dioden med ett 10 K-motstånd, vilket framgår av ovanstående diagram. Även känt som he-haw alarm, dessa används ofta i europeiska utryckningsfordon.

Vi vet att stift 5 kan användas med en extern hög / låg signal för att modulera stift 3-utgången med motsvarande utvidgnings- / förminskningspulsbredder. Den 1 Hz alternerande höga lågförsörjningen vid stift 5 på IC2 tvingar utgångsstiftets spänning # 3 för IC 1 att generera en symmetriskt förändrad frekvens som varierar från 500 Hz till 440 Hz. Detta får högtalaren att generera det krävande skarpa larmljudet med hög volym vid 1 Hz-hastighet.

Att göra en polissiren

IC 555 kan också användas för att göra en perfekt efterliknande polissirenkrets som visas ovan.

Kretsen är utformad för att producera det typiska klagljud som ofta hörs i polissirener.

Här är IC2 ansluten som en lågfrekvent oscillator med en frekvens inställd på en 6 sekunders PÅ AV-hastighet.

Den långsamma exponentiella triangelvågrampen som genereras över dess C1 matas vid basen av Q1 konfigurerad som en emitterföljare .

Frekvensen för IC1 är inställd på 500 Hz vilket blir dess mittfrekvens.

Den långsamt stigande och fallande rampen vid basen av Q1 följer vid dess emitter och modulerar stift 5 på IC1. Den långsamma rampen orsakar alternativa cykler med långsam stigande spänning i 3 sekunder och långsam sönderfallande spänning under de 3 sekunderna på stift 5. På grund av denna stift 3-frekvens och PWM moduleras också i enlighet därmed genererar klagpolisens sirenljudeffekt.

Red Alert Star Trek Alarm Circuit

Den sista kretsen i listan är en annan mycket intressant ljudeffektgenerator med hjälp av IC 555 astable oscillator. Det är den röda larmljudgeneratorn, även kallad star trek alarm på grund av dess frekventa användning i den populära TV-serien star trek.

Vanligtvis inleds det röda alarmlarmet med en lågfrekvent ton, som stiger till en högfrekvensnot inom ett snabbt intervall på cirka 1,15 sekunder och stängs av i 0,35 sekunder och åter stiger från låg till hög frekvens och cykeln fortsätter att ge upphov till star trek rödvarningslarm.

Precis som de tidigare larm- och sirenljudkretsarna upprepar denna krets också sekvensen så länge den förblir strömförsörjd.

IC 2 här är konfigurerad som en icke-symmetrisk oscillatorkrets. Kondensatorn Cl laddas växelvis genom elementen R1 och D1 och matas växelvis ut genom R2.

Detta ger en snabbt stigande och blekande sågtandplussar över kondensatorn C1. Denna rampningssignal buffras av emitterföljaren och appliceras som en modulerande spänning på styringångsstiftet 5 på IC1 via R7.

På grund av sågtandens natur orsakar denna vågform att utgångsfrekvensen för stift 3 för IC1 gradvis ökar för den långsamma sönderfallande delen av vågformen och sjunker sedan snabbt under den kollapsande delen av vågformen.

Under vart och ett av den sönderfallande sektionen av vågformcykeln stängs motsvarande rektangulära puls från stift 3 på IC2 omedelbart av Q2, vilket i sin tur får pin2 i IC2 att gå lågt. Detta avbryter C2-utgången och den stigande tonen på högtalaren, vilket ger upphov till den märkliga röda alert star trek alarmeffekten.

Tillbaka till dig

Det här var några tips om hur man använder IC 555 för att skapa användbara larm- och sirenoscillatorkretsar. Har du någon annan intressant ljudeffektgenerator som använder IC 555? Om du gör det, vänligen ange detaljerna här, vi kommer med glädje att inkludera den i listan ovan.