Recentemente è nata la necessità di regolare la corrente di carica nel caricabatterie e, come dovrebbe essere in questi casi, ho frugato un po' su Internet e ho trovato un semplice circuitoControllore PWM temporizzatore 555.

Questo controller PWM è adatto per la regolazione:

Giri del motore

Luminosità del LED

Regolazioni della corrente del caricabatterie

Il circuito funziona bene nell'intervallo fino a 16 V senza alterazioni. Il transistor ad effetto di campo praticamente non si riscalda con un carico fino a 7 A, quindi non necessita di un radiatore.

Puoi inserire qualsiasi diodi, condensatori di circa lo stesso valore del diagramma. Le deviazioni entro un ordine di grandezza non influiscono in modo significativo sul funzionamento del dispositivo. A 4,7 nanofarad impostati in C1, ad esempio, la frequenza scende a 18 kHz, ma è quasi impercettibile.

Se, dopo aver assemblato il circuito, il transistor di controllo della chiave si riscalda, molto probabilmente non si apre completamente. Cioè, il transistor ha una grande caduta di tensione (è parzialmente aperto) e la corrente lo attraversa. Di conseguenza, viene dissipata più potenza per il riscaldamento. È preferibile collegare in parallelo il circuito in uscita con condensatori di grandi dimensioni, altrimenti canterà e si regolerà male. Per non fischiare, prendi C1, il fischio spesso viene da lui.

Se è necessario regolare in modo fluido la velocità del motore elettrico o la luminosità della lampada, è necessario guardare nella direzione della regolazione PWM. PWM è l'abbreviazione del nome lungo e spaventoso "Modulazione della larghezza dell'impulso". Qual è questo terribile nome, lo capirai facilmente in seguito dalle fotografie dello schermo dell'oscilloscopio, ma per ora diamo un'occhiata allo schema del futuro dispositivo (regolatore).

Lo schema è classico, probabilmente non è realistico trovare già l’autore. In ogni caso, grazie a lui per questo circuito affidabile che si è dimostrato negli anni! Il cuore del regolatore è un generatore assemblato su una dozzina di elementi conosciuti. Per cominciare, vale la pena prendere un microcircuito in un pacchetto DIP, è più facile saldarlo su una breadboard (ad esempio, utilizziamo una breadboard senza saldatura).

Raccogliamo elementi secondo lo schema. Si è scoperto qualcosa del genere:

Ora di più sugli elementi del circuito:

Il condensatore C1 è l'elemento principale che imposta la frequenza del nostro Controllore PWM. In questo caso abbiamo installato un condensatore con capacità di 10nF o 0,001uF (indicato sulla custodia con il numero 102). In questo caso la frequenza del generatore sarà di circa 35 kHz. Potrebbe essere necessario ridurre la frequenza del circuito, per questo è necessario AUMENTARE la capacità del condensatore C1.

Il diodo D3 è necessario per "resettare" i picchi di tensione induttivi inversi, da dove vengono - non pensarci ancora, ricorderemo il corso di fisica della scuola più tardi ... La cosa principale, presta attenzione: il diodo deve essere Schottky!!! Un semplice diodo raddrizzatore (non veloce) non è in grado di funzionare di alta qualità a tali frequenze e andrà rapidamente in un altro mondo, nella Silicon Valley.

Per quanto riguarda il transistor mosfet... Qualsiasi transistor adatto alle tue dimensioni attuali andrà bene. Non c'è bisogno di provare a mettere un transistor con un margine di corrente quintuplo, tieni presente che più potente è il mosfet, maggiore è la capacità del suo gate e, di conseguenza, ci vuole più tempo per caricare il gate. Con una lunga carica di gate, il transistor funziona in una modalità transitoria pesante e inizia a causare il riscaldamento globale sulla terra, tuttavia, questo termina rapidamente con la morte del transistor. In questo caso è necessario ridurre la frequenza del generatore aumentando la capacità C1.

Il circuito è utilizzabile se alimentato da 5 a 18 Volt, per una tensione più elevata è necessario garantire una diminuzione della tensione di alimentazione del microcircuito timer, ad esempio attraverso uno integrato.

Avevo bisogno di realizzare un regolatore di velocità per l'elica. Per soffiare via il fumo dal saldatore e ventilare il viso. Bene, per divertimento, metti tutto al minimo costo. Il modo più semplice è regolare un motore CC a bassa potenza, ovviamente, con un resistore variabile, ma per trovare un taglio per un taglio così piccolo, e anche la potenza richiesta, bisogna impegnarsi, e ovviamente costerà di più più di dieci rubli. Pertanto, la nostra scelta è PWM + MOSFET.

Ho preso la chiave IRF630. Perché questo MOSFET? Sì, ne ho appena ricevuti una decina da chissà dove. Quindi lo uso, così puoi mettere qualcosa di meno generale e di basso consumo. Perché è improbabile che la corrente qui sia superiore a un ampere e IRF630 in grado di trascinarsi attraverso se stesso sotto 9A. Ma sarà possibile creare un'intera cascata di fan collegandoli con una sola rotazione: potenza sufficiente :)

Ora è il momento di pensare a cosa faremo PWM. Il pensiero suggerisce immediatamente: un microcontrollore. Prendi un po' di Tiny12 e fallo sopra. Scacciai immediatamente questo pensiero.

1. Spendere una parte così preziosa e costosa per una specie di fan è disgustoso per me. Troverò un compito più interessante per il microcontrollore
2. Un altro software per scrivere questo, doppiamente zapadlo.
3. La tensione di alimentazione lì è di 12 volt, abbassarla per alimentare il MK a 5 volt è generalmente già pigro
4. IRF630 non si aprirà da 5 volt, quindi anche qui dovresti installare un transistor in modo che fornisca un potenziale elevato al cancello del lavoratore sul campo. Nafig nafig.

Rimane il circuito analogico. E anche questo è un bene. Non richiede regolazione, non realizziamo un dispositivo di alta precisione. Anche i dettagli sono minimi. Devi solo capire cosa fare.

Gli amplificatori operazionali possono essere scartati immediatamente. Il fatto è che per un amplificatore operazionale per uso generale, dopo 8-10 kHz, di regola, limitare la tensione di uscita inizia a crollare bruscamente e dobbiamo dare uno strattone al lavoratore sul campo. Sì, anche a frequenza supersonica, per non cigolare.

Gli amplificatori operazionali privi di questo inconveniente costano così tanto che con questi soldi puoi acquistare una dozzina dei microcontrollori più interessanti. Nel fuoco!

Rimangono i comparatori, non hanno la capacità dell'opamp di modificare agevolmente la tensione di uscita, possono solo confrontare due tensioni e chiudere il transistor di uscita in base ai risultati del confronto, ma lo fanno rapidamente e senza bloccare la caratteristica. Ho frugato tra le botti e non ho trovato comparatori. Imboscata! Più precisamente era LM339, ma era in una custodia di grandi dimensioni e la religione non mi consente di saldare un microcircuito per più di 8 gambe per un compito così semplice. Era anche troppo da trascinare nel magazzino. Cosa fare?

E poi mi sono ricordato di una cosa così meravigliosa come timer analogico - NE555. È una specie di generatore in cui è possibile impostare la frequenza, nonché la durata dell'impulso e della pausa, con una combinazione di resistori e un condensatore. Quante schifezze sono state fatte su questo timer, nel corso della sua storia più che trentennale ... Fino ad ora, questo microcircuito, nonostante la sua veneranda età, è stampato in milioni di copie ed è disponibile in quasi tutti i negozi al prezzo di qualche rublo. Da noi, ad esempio, costa circa 5 rubli. Ho frugato nel fondo del barile e ho trovato un paio di pezzi. DI! Adesso e muoviti.

Come funziona
Se non approfondisci la struttura del timer 555, non è difficile. In parole povere, il timer monitora la tensione sul condensatore C1, che viene rimosso dall'uscita THR(SOGLIA - soglia). Non appena raggiunge il massimo (il conder è carico), il transistor interno si apre. che chiude l'output DIS(SCARICO – scarico) a terra. Allo stesso tempo, all'uscita FUORI appare uno zero logico. Il condensatore inizia a scaricarsi dopo DIS e quando la tensione su di esso diventa pari a zero (scarica completa), il sistema passerà allo stato opposto: all'uscita 1 il transistor è chiuso. Il condensatore ricomincia a caricarsi e tutto si ripete di nuovo.
La carica del condensatore C1 segue il percorso: " R4->braccio superiore R1 ->D2", e lo scarico lungo la strada: D1 -> braccio inferiore R1 -> DIS. Quando giriamo il resistore variabile R1, modifichiamo il rapporto tra le resistenze dei bracci superiore e inferiore. Il che, di conseguenza, modifica il rapporto tra la durata dell'impulso e la pausa.
La frequenza è fissata principalmente dal condensatore C1 e dipende anche leggermente dal valore della resistenza R1.
Il resistore R3 fornisce un'uscita pull-up ad alto livello, quindi è presente un'uscita a collettore aperto. Che da solo non è in grado di stabilire un livello elevato.

I diodi possono essere installati completamente, condensatori all'incirca dello stesso valore, le deviazioni entro un ordine di grandezza non influiscono particolarmente sulla qualità del lavoro. A 4,7 nanofarad impostati in C1, ad esempio, la frequenza scende a 18 kHz, ma è quasi impercettibile, sembra che il mio udito non sia più perfetto :(

Ho scavato nei contenitori, che a sua volta calcola i parametri operativi del timer NE555 e da lì ho assemblato il circuito, per una modalità astabile con un ciclo di lavoro inferiore al 50%, ma invece di R1 e R2 ho avvitato un resistore variabile, che ha modificato il ciclo di lavoro del segnale di uscita. Occorre solo prestare attenzione al fatto che l'uscita DIS (SCARICA) avviene tramite il tasto interno del temporizzatore collegato a terra, quindi era impossibile collegarlo direttamente al potenziometro, Perché quando il regolatore viene ruotato nella posizione estrema, questa uscita si posizionerà su Vcc. E quando il transistor si apre, si verificherà un cortocircuito naturale e un timer con un bellissimo sbuffo emetterà un fumo magico, sul quale, come sai, funziona tutta l'elettronica. Non appena il fumo lascia il microcircuito, smette di funzionare. Ecco com'è. Pertanto, prendiamo e aggiungiamo un altro resistore per kilo-ohm. Non renderà il tempo regolamentare, ma lo proteggerà dal burnout.

Detto fatto. Incisa la scheda, saldati i componenti:

Tutto è semplice di seguito.
Qui allego un sigillo, nel mio caro Sprint Layout -

E questa è la tensione sul motore. Puoi vedere un piccolo processo di transizione. È necessario posizionare il conder in parallelo sul pavimento del microfarad e livellarlo.

Come puoi vedere, la frequenza fluttua: è comprensibile, perché la nostra frequenza operativa dipende dai resistori e dal condensatore e, poiché cambiano, la frequenza fluttua, ma non ha importanza. Nell'intero campo di regolazione non rientra mai nella gamma udibile. E l'intera costruzione è costata 35 rubli, senza contare il corpo. Quindi: profitto!

In questo tutorial ti mostrerò come creare un semplice controller PWM (Pulse Wide Modulation) da un chip 555, un timer e alcuni altri componenti. È molto semplice e il circuito di commutazione del NE555 funziona bene per controllare LED, lampadine, servi o motori CC.

Il mio controller PWM 555 può modificare il ciclo di lavoro solo dal 10% al 90%.

Passaggio 1: cos'è il PWM

La modulazione della larghezza di impulso (PWM) di un segnale o di un alimentatore comporta la modulazione del suo ciclo di lavoro per trasmettere informazioni su un canale di comunicazione o controllare la potenza inviata. Il modo più semplice per generare un segnale PWM richiede solo una forma d'onda a dente di sega o triangolare (facilmente generabile utilizzando un semplice oscillatore) e un comparatore.

Quando il valore del segnale di riferimento (onda sinusoidale verde in Figura 2) è maggiore del segnale di modulazione (blu), il segnale PWM (magenta) è in uno stato alto, altrimenti è in uno stato basso. Ma nel mio PWM non utilizzerò un comparatore.

Passaggio 2: tipi PWM

Esistono tre tipi di PWM:

1. Il centro dell'ondulazione può essere fissato al centro della finestra temporale ed entrambi i bordi dell'impulso vengono spostati per comprimere o espandere la larghezza.
2. Il bordo anteriore dell'ondulazione può essere mantenuto sul bordo anteriore della finestra temporale e il bordo posteriore verrà modulato.
3. Il bordo di coda dell'impulso può essere fisso e il fronte di entrata modulato.

Tre tipi di segnali PWM (blu): modulazione del bordo anteriore (riga superiore), modulazione del bordo d'uscita (riga centrale) e ripple medio (entrambi i bordi modulati, riga inferiore). Le linee verdi sono i segnali a dente di sega utilizzati per generare segnali PWM utilizzando il metodo crossover.

Passaggio 3: in che modo PWM ci aiuterà?

Nutrizione:
È possibile utilizzare un PWM per ridurre la quantità totale di potenza erogata a LOAD senza la perdita normalmente associata alla terminazione resistiva dell'alimentatore. Questo perché la potenza media erogata è proporzionale al ciclo di modulazione.

Con una velocità di modulazione sufficientemente elevata, è possibile utilizzare filtri elettronici passivi per attenuare il treno di impulsi e ripristinare il segnale analogico medio.

I sistemi di controllo della potenza PWM ad alta frequenza possono essere facilmente implementati utilizzando interruttori a stato solido. Gli stati di attivazione/disattivazione della modulazione discreta vengono utilizzati per controllare lo stato degli interruttori che controllano rispettivamente la tensione. Il vantaggio principale di questo sistema è che gli interruttori sono spenti e non hanno corrente, oppure accesi e (idealmente) non c'è perdita di tensione attorno a loro. Il prodotto tra corrente e tensione in un dato momento determina la potenza dissipata dall'interruttore, quindi (idealmente) non viene dissipata alcuna potenza.

In effetti, gli interruttori a stato solido non sono la soluzione ideale, ma è comunque possibile costruire su di essi controller ad alta efficienza.

La PWM viene spesso utilizzata anche per controllare l'alimentazione di un altro dispositivo, come il controllo della velocità dei motori elettrici, il controllo del volume degli amplificatori audio di Classe D o l'attenuazione di sorgenti luminose e molte altre applicazioni di elettronica di potenza. Ad esempio, i variatori di luce per uso domestico utilizzano un tipo di controllo PWM.

I dimmer per la luce domestica in genere includono circuiti elettronici che sopprimono la corrente in alcune parti di ciascun ciclo della tensione di rete CA. Regolare la luminosità della luce emessa da una sorgente luminosa è semplicemente questione di regolare la tensione (o fase) nel ciclo AC in cui il dimmer inizia a fornire corrente elettrica alla sorgente luminosa (ad esempio, con un interruttore elettronico come un triac). In questo caso il ciclo di lavoro PWM è determinato dalla frequenza della tensione di rete (50 Hz o 60 Hz a seconda del Paese). Questi tipi abbastanza semplici di dimmer possono essere utilizzati efficacemente con sorgenti luminose inerti (o con risposta relativamente lenta) come ad esempio le lampade a incandescenza, per le quali la modulazione aggiuntiva nell'energia elettrica fornita causata dal dimmer provoca solo piccole fluttuazioni aggiuntive nell'emissione leggero.

Tuttavia, alcune altre luci, come i LED, si accendono e si spengono molto rapidamente e sembrano tremolare se alimentate a bassa tensione. Gli effetti di sfarfallio riproducibili da sorgenti a risposta così rapida possono essere ridotti aumentando la frequenza PWM. Se le fluttuazioni della luce sono sufficientemente veloci, il sistema visivo umano non riesce più a catturarle e l'occhio percepisce l'intensità temporale media senza sfarfallio (vedi soglia di fusione dello sfarfallio).

Regolazione del voltaggio:
Il PWM viene utilizzato anche in regolatori di tensione efficienti. Commutando la tensione al carico con un ciclo di lavoro appropriato, l'uscita si avvicinerà alla tensione al livello desiderato. Il rumore di commutazione viene solitamente filtrato da un induttore e un condensatore.

Un metodo misura la tensione di uscita. Quando è al di sotto della tensione desiderata, accende l'interruttore. Quando la tensione di uscita è superiore alla tensione desiderata, l'interruttore si spegne.

I controller della velocità della ventola del computer di solito utilizzano PWM poiché è molto più efficiente di un potenziometro.

Il PWM viene talvolta utilizzato nella sintesi del suono, in particolare nella sintesi sottrattiva, poiché produce un effetto sonoro simile a un coro o a oscillatori leggermente stonati che suonano insieme. (In realtà, PWM è equivalente alla differenza tra due onde a dente di sega.) Il rapporto tra alto e basso è solitamente modulato da un oscillatore a bassa frequenza o LFO.

È diventata popolare una nuova classe di amplificatori audio basati sul principio PWM. Chiamati "amplificatori di classe D", questi amplificatori creano l'equivalente PWM di un segnale analogico in ingresso, che viene inviato all'altoparlante attraverso un'apposita rete di filtri per bloccare la portante e ripristinare il segnale audio originale. Questi amplificatori sono caratterizzati da un'ottima efficienza (circa il 90%) e da dimensioni compatte/peso leggero per potenze di uscita elevate.

Storicamente, una forma grezza di PWM è stata utilizzata per riprodurre l'audio digitale PCM su un altoparlante del PC, che è in grado di riprodurre solo due livelli audio. Specificando attentamente l'ampiezza degli impulsi e facendo affidamento sulle proprietà fisiche del filtraggio dell'altoparlante (risposta in frequenza limitata, autoinduttanza, ecc.), è possibile ottenere una riproduzione approssimativa di campioni PCM mono, anche se con una qualità molto bassa e con una qualità molto bassa. risultati diversi tra le implementazioni.

In tempi più recenti, è stato introdotto il metodo di codifica digitale a flusso diretto Digital Stream che utilizza una forma generalizzata di modulazione dell'ampiezza dell'impulso chiamata modulazione della densità dell'impulso con una frequenza di campionamento sufficientemente elevata (tipicamente dell'ordine di MHz) da coprire tutte le frequenze acustiche con sufficiente precisione. Questo metodo viene utilizzato nel formato SACD e la riproduzione del segnale audio codificato è essenzialmente la stessa del metodo utilizzato negli amplificatori di classe D.

Altoparlante: utilizzando il PWM, l'arco (plasma) può essere modulato e, se si trova nel raggio d'ascolto, può essere utilizzato come altoparlante. Tale altoparlante viene utilizzato in un sistema audio Hi-Fi come tweeter.

Fantastico, non è vero?

Passaggio 4: componenti richiesti

Questo è un semplice circuito a chip singolo, quindi non avrai bisogno di molti componenti.

• NE555, LM555 o 7555 (cmos)
• Consiglio di utilizzare due diodi 1n4148, ma funzioneranno anche i diodi della serie 1n40xx
• Potenziometro 100K
• Condensatore verde 100nf
• Condensatore ceramico 220pf
• Scheda a circuito stampato
• transistor a semiconduttore

Passaggio 5: costruzione del dispositivo

Basta seguire lo schema e inserire tutti i dettagli nel layout. Ricontrolla la posizione di ciascun componente prima di accendere il dispositivo. Se vuoi pilotare e controllare in modo efficace la luminosità di una sorgente luminosa o di un motore, puoi mettere solo un transistor di potenza sulla sua uscita, ma se vuoi pilotare solo una sorgente luminosa o un motore, allora si consiglia di mettere un condensatore capiente, ad esempio 2200uf. Se inserisci questo condensatore e accendi il motore al 40% del carico, il motore sarà più efficiente del 60% alla stessa velocità e coppia.

Ci sono due video qui che mostrano come funziona il mio PWM. Sul primo puoi vedere che la ventola inizia a girare con un ciclo di lavoro del 90%. Sul secondo puoi vedere i LED lampeggiare e la ventola funziona all'80%.

Il percorso verso la radioamatore inizia, di regola, con il tentativo di assemblare circuiti semplici. Se, subito dopo l'assemblaggio, il circuito inizia a mostrare segni di vita: lampeggia, emette un segnale acustico, fa clic o parla, la strada verso la radio amatoriale è quasi aperta. Per quanto riguarda il "parlare", molto probabilmente non funzionerà subito, per questo dovrai leggere molti libri, saldare e regolare una serie di circuiti, magari bruciare una pila grande o piccola di parti (preferibilmente piccola) .

Ma quasi tutti ottengono luci lampeggianti e tweeter contemporaneamente. E un elemento migliore da trovare per questi esperimenti semplicemente non avrà successo. Per cominciare, diamo un'occhiata ai circuiti del generatore, ma prima passiamo alla documentazione proprietaria - SCHEDA TECNICA. Innanzitutto prestiamo attenzione al design grafico del timer, mostrato in Figura 1.

E la figura 2 mostra l'immagine di un timer da un libro di consultazione nazionale. Qui viene semplicemente confrontato le designazioni dei segnali con loro e con noi, inoltre, il “nostro” diagramma funzionale è mostrato in modo più dettagliato e chiaro.

Immagine 1.

Figura 2.

Singolo vibratore basato su 555

La Figura 3 mostra un circuito a singolo vibratore. No, non è la metà di un multivibratore, anche se non può generare vibrazioni da solo. Ha bisogno di un aiuto esterno, non importa quanto piccolo.

Figura 3. Schema di un singolo vibratore

La logica del singolo vibratore è abbastanza semplice. L'ingresso trigger 2 riceve un impulso basso momentaneo come mostrato nella figura. Di conseguenza, l'uscita 3 produce un impulso rettangolare con una durata di ΔT = 1,1*R*C. Se sostituiamo R in ohm e C in farad nella formula, il tempo T sarà espresso in secondi. Di conseguenza, con kiloohm e microfarad, il risultato sarà in millisecondi.

E la Figura 4 mostra come generare un impulso di trigger utilizzando un semplice pulsante meccanico, sebbene possa benissimo essere un elemento semiconduttore: un microcircuito o un transistor.

Figura 4

In generale, un singolo vibratore (a volte chiamato monovibratore e i coraggiosi militari usavano la parola relè kipp) funziona come segue. Quando si preme il pulsante, un impulso di basso livello sul pin 2 fa sì che l'uscita del timer 3 diventi alta. Non per niente questo segnale (pin 2) è chiamato lancio nei libri di consultazione nazionali.

In questo stato il transistor collegato al pin 7 (DISCHARGE) è chiuso. Pertanto, nulla impedisce di caricare il condensatore di regolazione dell'ora C. All'epoca del relè Kipp, ovviamente, non c'erano 555, tutto veniva fatto su lampade, nella migliore delle ipotesi su transistor discreti, ma l'algoritmo di funzionamento era lo stesso.

Mentre il condensatore si carica, l'uscita viene mantenuta alta. Se in questo momento viene applicato un altro impulso all'ingresso 2, lo stato dell'uscita non cambierà, la durata dell'impulso di uscita non potrà essere ridotta o aumentata in questo modo e il singolo vibratore non si riavvierà.

Un'altra cosa è se si applica un impulso di ripristino (livello basso) al pin 4. L'uscita 3 diventerà immediatamente bassa. Il segnale di "reset" ha la massima priorità e può quindi essere dato in qualsiasi momento.

All'aumentare della carica, la tensione sul condensatore aumenta e, alla fine, raggiunge il livello di 2/3U. Come descritto nell'articolo precedente, questo è il livello di trigger, la soglia, del comparatore superiore, che porta al reset del timer, che è la fine dell'impulso di uscita.

Sul pin 3 appare un livello basso e nello stesso momento si apre il transistor VT3, che scarica il condensatore C. Ciò completa la formazione dell'impulso. Se dopo la fine dell'impulso di uscita, ma non prima, viene applicato un altro impulso di trigger, all'uscita verrà formato un impulso di uscita uguale al primo.

Naturalmente, per il normale funzionamento del one-shot, l'impulso di trigger deve essere più breve dell'impulso generato in uscita.

La Figura 5 mostra un grafico del funzionamento di un singolo vibratore.

Figura 5. Programma di funzionamento del vibratore singolo

Come si può utilizzare un singolo vibratore?

Oppure, come diceva il gatto Matroskin: “E a cosa servirà questo vibratore?” La risposta è che è abbastanza grande. Il fatto è che l'intervallo di ritardi temporali che si possono ottenere da questo singolo vibratore può raggiungere non solo pochi millisecondi, ma anche diverse ore. Tutto dipende dai parametri della catena di distribuzione RC.

Ecco una soluzione quasi già pronta per illuminare un lungo corridoio. Basta integrare il timer con un relè esecutivo o un semplice circuito a tiristori e mettere un paio di pulsanti alle estremità del corridoio! Ha premuto il pulsante, ha attraversato il corridoio e non ha dovuto preoccuparsi di spegnere la lampadina. Tutto avverrà automaticamente allo scadere del tempo di ritardo. Bene, questo è solo spunto di riflessione. L'illuminazione in un lungo corridoio, ovviamente, non è l'unica opzione per utilizzare un singolo vibratore.

Come controllare 555?

Il modo più semplice è saldare un circuito semplice, per questo non sono necessari quasi accessori, ad eccezione di un singolo resistore variabile e un LED per indicare lo stato dell'uscita.

Al microcircuito, i pin 2 e 6 dovrebbero essere collegati e ad essi dovrebbe essere applicata una tensione modificata da un resistore variabile. Naturalmente all'uscita del timer è possibile collegare un voltmetro o un LED con una resistenza di limitazione.

Ma non puoi saldare nulla, inoltre, condurre esperimenti anche se c'è una "mancanza" del microcircuito stesso. Studi simili possono essere eseguiti utilizzando il programma di simulazione Multisim. Naturalmente, uno studio del genere è molto primitivo, ma consente comunque di familiarizzare con la logica del timer 555. I risultati del "lavoro di laboratorio" sono mostrati nelle Figure 6, 7 e 8.

Figura 6

In questa figura puoi vedere che la tensione di ingresso è regolata da un resistore variabile R1. Vicino ad esso puoi vedere la scritta "Key = A", che indica che il valore del resistore può essere modificato premendo il tasto A. ".

In questa figura, il resistore viene “portato via” alla “terra” stessa, la tensione sul suo motore è vicina allo zero (per chiarezza, si misura con un multimetro). Con questa posizione del cursore, l'uscita del timer è alta, quindi il transistor di uscita è chiuso e il LED1 non si accende, come indicato dalle sue frecce bianche.

La figura seguente mostra che la tensione è leggermente aumentata.

Figura 7

Ma l'aumento non è avvenuto proprio così, ma nel rispetto di determinati limiti, vale a dire le soglie per i comparatori. Il fatto è che 1/3 e 2/3, se espressi in frazioni decimali in percentuale, saranno rispettivamente 33,33 ... e 66,66 .... È in percentuale che la parte inserita del resistore variabile viene mostrata nel programma Multisim. Con una tensione di alimentazione di 12 V, risulterà essere di 4 e 8 volt, il che è abbastanza conveniente per la ricerca.

Quindi, la Figura 6 mostra che il resistore è inserito al 65% e la tensione ai suoi capi è 7,8 V, che è leggermente inferiore agli 8 volt calcolati. In questo caso il LED di uscita è spento, cioè l'uscita del timer è ancora alta.

Figura 8

Un ulteriore leggero aumento della tensione sugli ingressi 2 e 6, solo dell'1% (il programma non consente di meno) porta all'accensione del LED LED1, come mostrato nella Figura 8 - le frecce vicino al LED hanno acquisito una tinta rossa . Questo comportamento del circuito indica che il simulatore Multisim funziona in modo abbastanza accurato.

Se continui ad aumentare la tensione sui pin 2 e 6, non si verificherà alcuna modifica all'uscita del timer.

Generatori sul timer 555

La gamma di frequenze generata dal timer è piuttosto ampia: dalla frequenza più bassa, il cui periodo può raggiungere diverse ore, a frequenze di diverse decine di kilohertz. Tutto dipende dagli elementi della catena di distribuzione.

Se non è necessaria una forma d'onda strettamente rettangolare, è possibile generare frequenze fino a diversi megahertz. A volte questo è abbastanza accettabile: la forma non è importante, ma gli impulsi sono presenti. Molto spesso, tale negligenza riguardo alla forma degli impulsi è consentita nella tecnologia digitale. Ad esempio, il contatore degli impulsi reagisce all'aumento o alla diminuzione dell'impulso. D'accordo, in questo caso la "rettangolarità" del polso non ha importanza.

Generatore di impulsi quadrati

Una delle possibili opzioni per un generatore di impulsi a forma di meandro è mostrata nella Figura 9.

Figura 9. Schema dei generatori di impulsi a forma di meandro

I diagrammi temporali del funzionamento del generatore sono mostrati nella Figura 10.

Figura 10. Diagrammi temporali del funzionamento del generatore

Il grafico in alto illustra il segnale di uscita (pin 3) del timer. E il grafico inferiore mostra come cambia la tensione attraverso il condensatore di temporizzazione.

Tutto avviene esattamente come già considerato nel circuito one-shot mostrato in Figura 3, solo che non viene utilizzato il singolo impulso di attivazione sul pin 2.

Il fatto è che quando il circuito è acceso, la tensione sul condensatore C1 è zero, ed è questa tensione che metterà l'uscita del timer in uno stato di livello alto, come mostrato nella Figura 10. Il condensatore C1 inizia a caricarsi attraverso il resistore R1.

La tensione sul condensatore aumenta esponenzialmente fino a raggiungere la soglia di funzionamento superiore 2/3*U. Di conseguenza, il timer passa allo stato zero, quindi il condensatore C1 inizia a scaricarsi fino alla soglia inferiore di 1/3*U. Quando viene raggiunta questa soglia, l'uscita del timer viene impostata su alto e tutto ricomincia da capo. Si sta formando un nuovo periodo di oscillazione.

Qui dovresti prestare attenzione al fatto che il condensatore C1 viene caricato e scaricato attraverso lo stesso resistore R1. Pertanto, i tempi di carica e scarica sono uguali e, di conseguenza, la forma delle oscillazioni all'uscita di un tale generatore è vicina a un meandro.

La frequenza di oscillazione di un tale generatore è descritta da una formula molto complessa f = 0,722/(R1*C1). Se la resistenza del resistore R1 nei calcoli è indicata in Ohm e la capacità del condensatore C1 in Farad, la frequenza sarà in Hertz. Se in questa formula la resistenza è espressa in kiloohm (KΩ) e la capacità del condensatore è in microfarad (μF), il risultato sarà in kilohertz (KHz). Per ottenere un generatore con frequenza regolabile è sufficiente sostituire il resistore R1 con uno variabile.

Generatore di impulsi con duty cycle regolabile

Il meandro, ovviamente, è buono, ma a volte si verificano situazioni che richiedono la regolazione del ciclo di lavoro degli impulsi. Ecco come viene eseguita la frequenza di rotazione dei motori DC (controller PWM), che sono con un magnete permanente.

Un meandro è un impulso rettangolare, in cui il tempo dell'impulso (livello alto t1) è uguale al tempo di pausa (livello basso t2). Questo nome è arrivato all'elettronica dall'architettura, dove un meandro è chiamato modello in muratura. Il tempo totale dell'impulso e della pausa è chiamato periodo dell'impulso (T = t1 + t2).

Ciclo di lavoro e ciclo di lavoro

Il rapporto tra il periodo dell'impulso e la sua durata S = T/t1 è chiamato duty cycle. Questa quantità è adimensionale. Per un meandro, questo indicatore è 2, poiché t1 \u003d t2 \u003d 0,5 * T. Nella letteratura in lingua inglese, invece del ciclo di lavoro, viene più spesso utilizzato il valore reciproco, - ciclo di lavoro D = 1/S, espresso in percentuale.

Se miglioriamo leggermente il generatore mostrato in Figura 9, possiamo ottenere un generatore con un ciclo di lavoro regolabile. Uno schema di tale generatore è mostrato nella Figura 11.

Figura 11.

In questo circuito, la carica del condensatore C1 avviene attraverso il circuito R1, RP1, VD1. Quando la tensione sul condensatore raggiunge la soglia superiore 2/3*U, il timer passa al livello basso e il condensatore C1 viene scaricato attraverso il circuito VD2, RP1, R1 finché la tensione sul condensatore non scende alla soglia inferiore 1/ 3*U, dopodiché ripete il ciclo.

Cambiando la posizione dello slider RP1 è possibile regolare la durata della carica e della scarica: se aumenta la durata della carica, diminuisce il tempo di scarica. In questo caso, il periodo di ripetizione dell'impulso rimane invariato, cambia solo il duty cycle, o ciclo di lavoro. Beh, è ​​più conveniente per chiunque.

Sulla base del timer 555, puoi progettare non solo generatori, ma anche molti altri dispositivi utili, di cui parleremo nel prossimo articolo. A proposito, ci sono programmi - calcolatori per calcolare la frequenza dei generatori sul timer 555, e nel programma - il simulatore Multisim c'è una scheda speciale per questo scopo.

Boris Aladyshkin,

L'articolo continua: