IC 555 Osilatör, Alarm ve Siren Devreleri

Bu yazıda, dalga biçimleri, warble alarmı, polis sireni, kırmızı alarm alarmı, star trek alarmı gibi karmaşık ses efektleri oluşturmak için daha da geliştirilebilen temel IC 555 osilatör devrelerinin nasıl oluşturulacağını ve optimize edileceğini öğreneceğiz.

Genel Bakış

Normalde IC 555 osilatörleri yapmak için kullanılan temel mod, kararsız devre modudur.

Aşağıda gösterilen kararsız devreye bakarsak, pinleri bul aşağıdaki şekilde birleştirildi:

• Tetik pimi 2, Eşik pimi 6'ya kısa devre yaptı.
• Pim 2 ile deşarj pimi 7 arasına bağlı bir R2 direnci.

Bu modda, güç uygulandığında, C1 kondansatörü R1 ve R2 dirençleri aracılığıyla üstel olarak şarj olur. Şarj seviyesi besleme voltajının 2 / 3'üne çıktığında, boşaltma pimi 7'nin alçalmasına neden olur. Bundan dolayı, C1 artık üssel olarak boşalmaya başlar ve deşarj seviyesi 1/3 besleme seviyesine düştüğünde, pim 2'de bir tetikleyici gönderir.

Bu olduğunda, pim 7, 2/3 besleme seviyesini öğretene kadar kapasitördeki şarj işlemini başlatarak tekrar yüksek konuma döner. Döngü, devrenin kararsız modunu kurarak sonsuza kadar devam eder.

Kararsızın yukarıdaki çalışması, C1 ve IC'nin çıkış pini 3 boyunca meydana gelen iki tür salınımla sonuçlanır. C1 boyunca, üstel voltaj yükselmesi ve düşüşü, görünecek bir testere dişi frekansı oluşturur.

Dahili flip flop bu testere dişi frekansına yanıt verir ve daha sonra IC'nin çıkış pini 3'te dikdörtgen dalgalara dönüştürür. Bu bize IC pimi 3'ün çıkışında gerekli dikdörtgen dalga salınımlarını sağlar.

Salınım frekansı tamamen R1, R2 ve C1'e bağlı olduğundan, kullanıcı bu bileşenlerin değerlerini değiştirerek salınım frekanslarının AÇIK KAPALI periyotları için istenen değerleri elde edebilir, buna PWM kontrolü veya görev döngüsü kontrolü de denir. .

Yukarıdaki grafik bize R1 ve C1 arasındaki ilişkiyi sağlar.

R2 burada göz ardı edilir çünkü değeri R2'ye kıyasla ihmal edilebilir derecede küçüktür.

IC 555 kullanan temel Kare dalga osilatör devresi

Yukarıdaki tartışmadan, bir IC 555'in kararsız modda temel bir kare dalga osilatör devresi oluşturmak için nasıl kullanılabileceğini öğrendik.

Konfigürasyon, kullanıcının R1 ve R2 değerlerini 1K'dan birçok mega ohm'a kadar değiştirmesine izin vererek, çıkış pini 3'te çok çeşitli seçilebilir frekanslar ve görev döngüleri elde eder.

Ancak devrenin efektif akım tüketimi R1 tarafından belirlendiği için R1 değerinin çok küçük olmaması gerektiğine dikkat edilmelidir. Bunun nedeni, her bir C1 boşaltma işlemi sırasında pinin 7, doğrudan pozitif ve toprak hattının karşısında R1'e maruz kalan toprak potansiyeline ulaşmasıdır. Değeri düşükse, devrenin genel tüketimini artıran önemli bir akım boşalması olabilir.

R1 ve R2 ayrıca IC'nin pim 3'ünde üretilen salınımlı darbelerin genişliğini de belirler. R2, özellikle çıkış darbelerinin işaret / boşluk oranını kontrol etmek için kullanılabilir.

Bir IC 555 osilatörünün (kararsız) görev döngüsünü, frekansını ve PWM'sini hesaplamak için çeşitli formüller için bu makalede incelenebilir .

IC 555 kullanan Değişken Frekanslı Osilatör

Yukarıda açıklanan kararsız devre, kullanıcının PWM'yi ve ayrıca devrenin frekansını istendiği gibi değiştirmesine izin veren değişken bir tesisle yükseltilebilir. Bu, aşağıda gösterildiği gibi direnç R2 ile seri olarak bir potansiyometre eklenerek yapılır. R2 değeri pot değerine göre küçük olmalıdır.

Yukarıdaki kurulumda, salınım frekansı belirtilen pot varyasyonlarına göre 650 Hz'den 7.2 kHz'e kadar değiştirilebilir. Bu aralık, C1 için farklı değerler seçmek için bir anahtar eklenerek daha da artırılabilir ve geliştirilebilir, çünkü C1 aynı zamanda çıkış frekansının ayarlanmasından da doğrudan sorumludur.

IC 555 kullanan Değişken PWM Osilatör Devreleri

Yukarıdaki şekil bir değişken işaret alanı oranı tesisi bir çift diyot ve bir potansiyometre aracılığıyla herhangi bir temel IC 555 kararsız osilatör devresine eklenebilir.

Bu özellik, kullanıcının IC'nin çıkış pini 3'teki salınımlar için istenen herhangi bir PWM veya ayarlanabilir AÇIK KAPALI periyotlarını elde etmesine olanak tanır.

Sol taraftaki diyagramda, R1, D1 ve R3 potunu içeren ağ dönüşümlü olarak C1'i şarj ederken, pot R4, D2 ve R2 dönüşümlü olarak C1 kapasitörünü boşaltır.

R2 ve R4, C1'in şarj / deşarj oranını belirler ve çıkış frekansı için istenen AÇIK / KAPALI oranını elde etmek için uygun şekilde ayarlanabilir.

Sağ taraftaki diyagram, R3 pozisyonunun R1 ile seri olarak kaydırıldığını göstermektedir. Bu konfigürasyonda, C1'in şarj süresi D1 ve onun seri direnci tarafından sabitlenirken, kap yalnızca C1'in deşarj süresi, dolayısıyla çıkış darbelerinin KAPALI süresi için kontrole izin verir. Diğer potansiyel R3, esasen PWM yerine çıkışın frekansını değiştirmeye yardımcı olur.

Alternatif olarak, yukarıdaki şekillerde gösterildiği gibi, salınım frekansını etkilemeden işaret / boşluk (AÇMA süresi / KAPATMA süresi) oranını ayrı ayrı ayarlamak için IC 555'i kararsız modda bağlamak da mümkün olabilir.

Bu konfigürasyonlarda, boşluk aralığı kısaldıkça darbelerin uzunluğu doğal olarak artar ve bunun tersi de geçerlidir.

Bundan dolayı, her bir kare dalga döngüsünün toplam süresi sabit kalır.

Bu devrelerin ana özelliği, verilen potansiyometre R3 yardımıyla% 1'den% 99'a kadar değiştirilebilen değişken görev döngüsüdür.

Soldaki şekilde C1, R3'ün üst yarısı R1 ve D1 tarafından dönüşümlü olarak şarj edilirken, D2, R2 ve potansiyometre R3'ün alt yarısı ile boşaltılır. Sağ taraftaki şekilde, C1 dönüşümlü olarak R1 ve D1 ve potansiyometre R3'ün sağ yarısı aracılığıyla şarj edilir ve sol yarı potansiyometre R3, D2 ve R2 aracılığıyla boşaltılır.

Yukarıdaki kararsız durumların her ikisinde de C1 değeri, salınım frekansını yaklaşık 1,2 kHz'e ayarlar.

Basılabilir Düğmeli IC Astable Osilatör İşlevi Nasıl Duraklatılır veya Başlatılır / Durdurulur

Birkaç basit yolla bir IC 555 kararsız osilatörü AÇIK / KAPALI tetikleyebilirsiniz.

Basmalı düğmeler kullanılarak veya bir elektronik giriş sinyali ile yapılabilir.

Yukarıdaki şekilde, IC'nin sıfırlama pini olan pim 4, R3 üzerinden topraklanır ve pozitif besleme hattına bir basmalı anahtar bağlanır.

IC 555'in 4 numaralı pini, önyargılı kalmak ve IC işlevini etkin tutmak için en az 0,7 V'a ihtiyaç duyar. Düğmeye basmak, IC kararsız osilatör işlevini etkinleştirirken, anahtarı serbest bırakmak, pim 4'ten önyargıyı kaldırır ve IC işlevi devre dışı kalır.

Bu, anahtar çıkarılmış ve R3 olduğu gibi bağlanmış olarak pim 4 üzerindeki harici bir pozitif sinyal yoluyla da uygulanabilir.

Yukarıda gösterildiği gibi diğer alternatifte, IC'nin pimi 4, R3 ve pozitif besleme yoluyla kalıcı olarak önyargılı görülebilir. Burada basma düğmesi pim 4 ve toprağa bağlanır. Bu, basma düğmesine basıldığında IC çıkış kare dalgalarını devre dışı bırakır ve çıkışın 0V'a dönmesine neden olur.

Basma düğmesinin serbest bırakılması, normalde IC'nin pin 3'ü boyunca kararsız kare dalgaların oluşumunu başlatır.

Aynısı, R3'ün olduğu gibi bağlı olduğu pim 4'te harici olarak uygulanan bir negatif sinyal veya 0 V sinyali ile elde edilebilir.

Kararsız Frekansı Kontrol Etmek İçin pin 2'yi kullanma

Daha önceki tartışmalarımızda, bir IC 555'in darbe üretiminin pin 4 ile nasıl kontrol edilebileceğini öğrendik.

Şimdi, yukarıda gösterildiği gibi IC'nin 2. pimi ile aynı sonucun nasıl elde edilebileceğini göreceğiz.

S1'e basıldığında, pim 2 aniden bir toprak potansiyeli ile uygulanır ve C1'deki voltajın 1/3 Vcc'nin altına düşmesine neden olur. Pin 2 voltajı veya C1 üzerindeki şarj seviyesi 1/3 Vcc'nin altında tutulduğunda, çıkış pimi 3'ün kalıcı olarak yükseldiğini biliyoruz.

Bu nedenle S1'e basılması, C1'de 1/3 Vcc'nin altında bir voltaj düşüşüne neden olur ve S1 basılı kaldığı sürece çıkış pini 3'ü yüksek gitmeye zorlar. Bu, kararsız salınımların normal çalışmasını engeller. Basma düğmesi bırakıldığında, astbale işlevi normal koşullara geri döner. Sağ taraftaki dalga formu, pim 3'ün basma düğmesine basılmasına verdiği tepkiyi onaylar.

Yukarıdaki işlem benzer şekilde D1 diyotu aracılığıyla harici bir dijital devre kullanılarak kontrol edilebilir. Diyotun katotundaki negatif bir mantık, yukarıdaki eylemleri başlatırken, pozitif bir mantığın hiçbir etkisi yoktur ve kararsızın işlevlerinin normal çalışmasını geri yüklemesine izin verir.

IC 555 Osilatör Nasıl Modüle Edilir

IC 555'in kontrol girişi olan Pin 5, IC'nin önemli ve kullanışlı pinout'larından biridir. Kullanıcıya, sadece # 5 numaralı pin üzerine ayarlanabilir bir DC seviyesi uygulayarak IC'nin çıkış frekansını modüle etmesini kolaylaştırır.

Yükselen bir DC potansiyeli, çıkış frekansı darbe genişliğinin orantılı olarak artmasına neden olurken, DC potansiyelinin düşürülmesi, frekans darbe genişliğinin orantılı olarak daralmasına neden olur. Bu potansiyeller kesinlikle 0V ve tam Vcc seviyesinde olmalıdır.

Yukarıdaki şekilde, potun ayarlanması, pim 5'te değişken bir potansiyel oluşturur ve bu, salınım frekansının çıkış darbe genişliğinin buna göre değişmesine neden olur.

Modülasyon, çıkış darbe genişliğinin değişmesine neden olduğundan frekansı da etkiler, çünkü C1 pot ayarına bağlı olarak şarj / deşarj periyotlarını değiştirmeye zorlanır.

Pim 5'te 0V ve Vcc arasında bir genliğe sahip değişken bir AC uygulandığında, çıkış PWM veya darbe genişliği, sürekli bir genişleme ve daraltma darbeleri dizisi oluşturan değişken AC genliğini de takip eder.

Modülasyon için bir AC sinyali de, pin 5'i bir 10 uF kapasitör aracılığıyla harici bir AC ile entegre ederek kullanılabilir.

IC 555 ile Alarm ve Siren Yapma

IC 555'in çok yönlü kararsız osilatör konfigürasyonu, onu çeşitli siren türleri ve alarm devreleri yapmak için uygulamamıza izin verir. Bu mümkün olur, çünkü bir kararsız temelde bir dalga biçimi üreteci ve alarm ve siren seslerine benzeyen farklı ses dalga biçimleri oluşturmak için özelleştirilebilir.

Yukarıdaki şekilde IC 555'in 800 Hz frekans monoton olarak yapılandırıldığını görebiliriz. alarm devresi .

Hoparlör, akım sınırlayıcı direnç Rx'in varlığından dolayı herhangi bir empedans değerine sahip olabilir. Güvenli bir değer yaklaşık 70 Ohm 1 watt olabilir.

Bir yüksek güçlü sürekli ton alarm devresi yapmak için, yukarıdaki devreyi bir güç transistör sürücüsü Q1 ve daha güçlü bir hoparlör aracılığıyla aşağıda gösterildiği gibi yükseltiyoruz:

Tasarım, yüksek seviyede dalgalanma uçuculuğu üretebileceğinden, IC 555 işleviyle dalgalanma girişimini önlemek için D1 ve C3 dahil edilmiştir.

Hoparlör bobininden üretilen endüktif anahtarlama sivri uçlarını nötralize etmek ve transistör Q1'i hasara karşı korumak için D2 ve D3 diyotları dahil edilmiştir.

Darbeli IC 555 Alarm Devresi

Önceki 800 Hz monoton alarmı, aşağıda gösterildiği gibi ton üreteci devresiyle başka bir kararsız multivibratör eklenerek, daha fazla tetikleyici darbeli 800 Hz alarma dönüştürülebilir.

IC 555'in darbe genişliğini kontrol etmek için pin 5'in nasıl kullanılabileceğini zaten inceledik.

Burada IC 2, 1 Hz'lik bir osilatör devresi olarak yapılandırılmıştır ve bu, IC 1'in pin 5'inin dönüşümlü olarak 1 Hz hızında düşük olmasına neden olur. Bu da pim 3800 Hz darbe genişliğinin, Q1'i neredeyse KAPALI duruma getirecek şekilde daralmasına neden olur. Bu, hoparlörde 1Hz keskin darbeli alarm etkisi yaratır.

Warble He-Haw Alarm Devresi

Önceki tasarımı kulak delici bir uyarı alarmına dönüştürmek istiyorsanız, bunu D1 diyotunu yukarıdaki şemada gösterildiği gibi 10 K'lık bir dirençle değiştirerek yapabilirsiniz. He-haw alarmı olarak da bilinen bunlar, Avrupa acil durum araçlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Pim 5'in, pim 3 çıkışını karşılık gelen bir genişletme / daraltma pals genişlikleri ile modüle etmek için harici bir yüksek / düşük sinyal ile kullanılabileceğini biliyoruz. IC2'nin 5 numaralı pimindeki 1 Hz'lik alternatif yüksek düşük besleme, IC 1'in 3 numaralı çıkış pini voltajını, 500 Hz ila 440 Hz arasında değişen simetrik olarak değişen bir frekans oluşturmaya zorlar. Bu, hoparlörün 1 Hz hızında gereken keskin yüksek hacimli uyarı alarmını üretmesine neden olur.

Polis Sireni Yapmak

IC 555, yukarıda gösterildiği gibi mükemmel bir şekilde taklit eden bir polis siren devresi yapmak için de kullanılabilir.

Devre, polis sirenlerinde yaygın olarak duyulan tipik ağlama sesini üretmek için tasarlanmıştır.

Burada IC2, frekansı 6 saniye AÇIK KAPALI oranında ayarlanmış bir düşük frekanslı osilatör olarak bağlanır.

C1'sinde üretilen yavaş üstel üçgen dalga rampası, Q1'in tabanında bir yayıcı takipçisi .

IC1 frekansı, merkez frekansı haline gelen 500 Hz olarak ayarlanır.

Q1'in tabanındaki yavaş yükselen ve düşen rampa, vericiyi takip eder ve IC1'in 5. pimini modüle eder. Yavaş rampa, 3 saniye boyunca yavaş yükselen voltajın dönüşümlü döngülerine ve pim 5'te 3 saniye boyunca yavaş zayıflama voltajına neden olur. Bu pim 3 frekansı nedeniyle ve PWM, buna göre feryat polis sireni ses efektini oluşturacak şekilde modüle eder.

Kırmızı Uyarı Star Trek Alarm Devresi

Listedeki son devre, IC 555 kararsız osilatörü kullanan çok ilginç bir ses efekti üretecidir. Popüler TV dizisi star trek'te sık kullanımı nedeniyle star trek alarmı olarak da adlandırılan kırmızı alarm alarmı ses üreticisidir.

Tipik olarak, kırmızı uyarı alarm sesi, yaklaşık 1,15 saniyelik hızlı bir süre içinde yüksek frekanslı bir nota yükselen ve 0,35 saniye kesilen ve tekrar düşük bir frekanstan yüksek frekansa yükselen düşük frekanslı bir tonla başlar ve döngü Star trek kırmızı alarm sesine neden olmaya devam ediyor.

Tıpkı önceki alarm ve siren ses devreleri gibi, bu devre de enerjili kaldığı sürece diziyi tekrarlamaya devam eder.

Buradaki IC 2 simetrik olmayan bir osilatör devresi olarak yapılandırılmıştır. C1 kondansatörü, dönüşümlü olarak R1 ve D1 elemanlarından şarj edilir ve dönüşümlü olarak R2 aracılığıyla boşaltılır.

Bu, C1 kapasitöründe hızla yükselen ve solan testere dişi artıları üretir. Bu rampa sinyali, yayıcı takipçisi tarafından tamponlanır ve R7 yoluyla IC1'in kontrol giriş pimi 5'e bir modülasyon voltajı olarak uygulanır.

Testere dişi doğası nedeniyle bu dalga formu, IC1'in pim 3 çıkış frekansının dalga formunun yavaş bozulan kısmı için kademeli olarak yükselmesine ve ardından dalga formunun çökme kısmı sırasında hızla düşmesine neden olur.

Dalga biçimi döngüsünün her bir bozunma bölümü sırasında, IC2'nin pim 3'ünden gelen karşılık gelen dikdörtgen darbe anında Q2'yi KAPATIR ve bu da IC2'nin pim2'sinin düşük olmasına neden olur. Bu, C2 çıkışını ve hoparlördeki yükselen tonu kesintiye uğratarak kendine özgü kırmızı uyarı yıldız trek alarm sesi efektine yol açar.

Sana geri dön

Bunlar, yararlı alarm ve siren osilatör devreleri oluşturmak için IC 555'in nasıl kullanılacağına ilişkin bazı ipuçlarıydı. IC 555 kullanan başka ilginç ses efekti oluşturucunuz var mı? Bunu yaparsanız, lütfen ayrıntıları buraya girin, yukarıdaki listeye eklemekten büyük mutluluk duyacağız.