Pentru radioamatorii începători, trecerea de la crearea de circuite simple folosind rezistențe, condensatoare, diode la crearea de plăci de circuite imprimate cu diferite microcircuite înseamnă trecerea la nou nivel pricepere. Cu toate acestea, circuitele se bazează pe cele mai simple microcircuite, dintre care unul este cipul cronometru integrat NE555.
Studiul oricărui microcircuit ar trebui să înceapă cu documentația de proprietate - FIȘA DE DATE. În primul rând, ar trebui să acordați atenție locației pinii și scopului acestora pentru temporizatorul NE555 (Figura 1). Companiile străine, de regulă, nu oferă scheme de circuite dispozitivele lor. Cu toate acestea, cipul de cronometru NE555 este destul de popular și are propriul său analog intern KR1006VI1, al cărui circuit este prezentat în Figura 2.
Poza 1
1. One-shot bazat pe NE555 (Figura 3).
Figura 3
Funcționarea circuitului: un impuls de nivel scăzut este aplicat pinului 2 al microcircuitului. La ieșirea 3 a microcircuitului se obține un impuls dreptunghiular, a cărui durată este determinată de lanțul RC de sincronizare (ΔT = 1,1*R*C). Un semnal de nivel înalt la pinul 3 este generat până când condensatorul de temporizare C este încărcat la o tensiune de 2/3Ualimentare. Diagramele de funcționare a unui dispozitiv one-shot sunt prezentate în Figura 4. Pentru a genera un impuls pentru a porni funcționarea microcircuitului, puteți utiliza un buton mecanic (Figura 5) sau un element semiconductor.
Figura 4
Figura 5
Scopul circuitului one-shot bazat pe cipul de cronometru integrat NE555 este de a crea întârzieri de la câteva milisecunde la câteva ore.
2 generatoare bazate pe cronometrul integrat NE555
Generatorul bazat pe NE555 este capabil să producă impulsuri cu o frecvență maximă de câțiva kiloherți pentru impulsuri dreptunghiulare și cu o frecvență de câțiva megaherți pentru impulsuri nedreptunghiulare. Frecvența, ca și în cazul unui monostabil, va fi determinată de parametrii circuitului de temporizare.
2.1 Generator de impulsuri cu unde pătrate bazat pe NE555
Circuitul unui astfel de generator este prezentat în Figura 6, iar diagramele de timp ale generatorului în Figura 7. Trăsătură distinctivă Generatorul de impulsuri de meandre este că timpul de impuls și timpul de pauză sunt egale unul cu celălalt.
Figura 6
Figura 7
Principiul de funcționare al circuitului este similar cu cel al unui monovibrator. Singura excepție este impulsul de declanșare lipsă pentru chipul de cronometru la pinul 2. Frecvența impulsurilor generate este determinată de expresia f = 0,722/(R1*C1).
2.2 Generator de impulsuri cu ciclu de lucru reglabil bazat pe NE555
Reglarea ciclului de lucru al impulsurilor generate vă permite să construiți generatoare de lățime a impulsurilor bazate pe NE555. Ciclul de lucru este determinat de raportul dintre timpul pulsului și durata pulsului. Reciproca ciclului de lucru este ciclul de activitate. Circuitul unui generator de impulsuri cu ciclu de lucru reglabil bazat pe NE555 este prezentat în Figura 8.
Figura 8
Principiul de funcționare al circuitului: timpul de impuls și timpul de pauză sunt determinate de timpul de încărcare al condensatorului C1. Un semnal de nivel înalt este generat atunci când C1 este încărcat de-a lungul circuitului R1-RP1-VD1. Când tensiunea atinge 2/3Up, cronometrul comută și condensatorul C1 este descărcat prin circuitul VD2-RP1-R1. Când se atinge 1/3Up, cronometrul comută din nou și ciclul se repetă.
Timpul de încărcare și descărcare al condensatorului C1 este reglat folosind un rezistor variabil RP1. În acest caz, ciclul de lucru al impulsurilor de ieșire se modifică cu o perioadă constantă de repetare a impulsurilor.
Pentru verificarea funcționalității cipului cronometrului integrat NE555 puteți asambla circuitul prezentat în Figura 9 (circuit în simulatorul Multisim).
Figura 9
Tensiunea de ieșire este reglată de rezistența variabilă R1. În diagrama de mai jos, este suficient să înțelegeți pur și simplu algoritmul cronometrului. Când tensiunea de alimentare este de 12V, tensiunea de referință pentru comutarea microcircuitului este de 4V și 8V. La o tensiune de 7,8 V (Figura 10) la ieșirea temporizatorului există un nivel ridicat de semnal (LED1 nu este aprins). Când se atinge 8V (Figura 11), microcircuitul comută - LED1 se aprinde. O creștere suplimentară a tensiunii nu va provoca nicio modificare în funcționarea temporizatorului.
Odată mi-au cerut să fac un simplu intermitent pentru a controla un releu sau să clipesc un bec cu putere redusă. Asamblarea unui multivibrator simplu, fie el simetric sau asimetric, este oarecum banală, iar circuitul este instabil și nu este complet fiabil, în ciuda faptului că trebuie să funcționeze la o tensiune de 24 de volți într-un camion, iar dimensiunile sale nu sunt prea mari.
Sistem
După ce am căutat în rețea circuite, am decis să folosesc fișa de date pentru a include popularul microcircuit NE555N. Un cronometru de precizie, al cărui cost este foarte mic - aproximativ 10 ruble per cip într-un pachet adânc! Dar, deoarece încărcătura noastră nu este în întregime ușoară, poate fi necesară curenți mariÎn ceea ce privește sursa de alimentare a temporizatorului, atunci avem nevoie de un fel de cheie pe care cronometrul însuși o va controla.
Puteți lua un tranzistor obișnuit, dar se va încălzi din cauza pierderilor mari din cauza căderilor mari la tranziții - așa că am luat unul de înaltă tensiune tranzistor cu efect de câmp pentru mai mulți amperi de curent, o astfel de cheie cu un curent de chiar și 2 amperi nu va necesita deloc un radiator.
Cronometrul 555 în sine are limitări în tensiunea de alimentare - aproximativ 18 volți, deși chiar și la 15 volți se poate prăbuși cu ușurință, așa că asamblam un lanț de rezistență de limitare și o diodă zener cu un condensator de filtru la intrarea de alimentare!
Un regulator este introdus în circuit, astfel încât să puteți roti butonul de reglare pentru a schimba frecvența impulsurilor de aprindere a becului sau funcționarea releului. Dacă nu este necesară reglarea, puteți regla frecvența la cea dorită, măsurați rezistența și apoi lipiți-o pe cea finită. Pe cel de mai sus sunt 2 regulatoare deodată, care modifică ciclul de lucru (raportul dintre starea de pornire a ieșirii și starea oprită). Dacă este necesar un raport de 1:1, îndepărtați totul, cu excepția unui rezistor variabil.
Video
Unele dintre elemente sunt realizate în carcase adânci, altele în SMD - pentru compactitate și o dispunere mai bună în general. Circuitul generatorului de impulsuri a început să funcționeze aproape imediat după pornire; tot ce a rămas a fost să-l regleze la frecvența dorită. Este indicat să umpleți placa cu adeziv termofuzibil sau să o așezați într-o carcasă de plastic, astfel încât proprietarii de mașini să nu se gândească să o înșurubați direct pe carcasă sau să o așeze pe ceva metal.
Trebuia să fac un regulator de viteză pentru elice. Pentru a elimina fumul din fierul de lipit și a aerisește fața. Ei bine, doar pentru distracție, împachetează totul la un preț minim. Cea mai ușoară cale este un motor de putere redusă curent continuu, desigur, pentru a regla cu un rezistor variabil, dar pentru a găsi o reducere pentru o valoare atât de mică și chiar pentru puterea necesară, este nevoie de mult efort și, evident, nu va costa zece ruble. Prin urmare, alegerea noastră este PWM + MOSFET.
Am luat cheia IRF630. De ce acesta MOSFET? Da, tocmai am primit vreo zece dintre ele de undeva. Așa că îl folosesc, ca să pot instala ceva mai mic și cu putere redusă. Deoarece este puțin probabil ca curentul de aici să fie mai mare de un amper, dar IRF630 capabil să tragă prin sine sub 9A. Dar va fi posibil să faci o întreagă cascadă de ventilatoare conectându-le la un singur ventilator - suficientă putere :)
Acum este timpul să ne gândim la ce vom face PWM. Gândul se sugerează imediat - un microcontroler. Ia niște Tiny12 și fă-o pe el. Am aruncat acest gând deoparte instantaneu.
- Îmi pare rău că am cheltuit o parte atât de valoroasă și scumpă pe un fel de ventilator. Voi găsi o sarcină mai interesantă pentru microcontroler
- Scrierea mai multor software pentru acest lucru este de două ori frustrant.
- Tensiunea de alimentare este de 12 volți, scăderea acesteia pentru a alimenta MK la 5 volți este în general leneș.
- IRF630 nu se va deschide de la 5 volți, așa că ar trebui să instalați și un tranzistor aici, astfel încât să furnizeze un potențial ridicat porții de câmp. La naiba.
Amplificatoarele operaționale pot fi aruncate definitiv. Cert este că op-amp-ul scop general deja după 8-10 kHz, de regulă, final tensiunea de iesire
începe să se prăbușească brusc și trebuie să-l smucim pe omul de câmp. Mai mult, la o frecvență supersonică, pentru a nu scârțâi.
Op-amp-urile fără un astfel de dezavantaj costă atât de mult încât cu acești bani poți cumpăra o duzină dintre cele mai tari microcontrolere. În cuptor!
Comparatoarele rămân; nu au capacitatea unui amplificator operațional de a schimba fără probleme tensiunea de ieșire; pot compara doar două tensiuni și pot închide tranzistorul de ieșire pe baza rezultatelor comparației, dar o fac rapid și fără a bloca caracteristicile . Am scotocit prin fundul butoiului și nu am găsit niciun comparator. Ambuscadă! Mai precis a fost LM339, dar a fost într-un caz mare, iar religia nu îmi permite să lipim un microcircuit pentru mai mult de 8 picioare pentru o sarcină atât de simplă. De asemenea, era păcat să mă târăsc până la depozit. Ce să fac?
Și apoi mi-am amintit un lucru atât de minunat ca temporizator analog - NE555. Este un fel de generator în care puteți seta frecvența, precum și durata pulsului și pauzei, folosind o combinație de rezistențe și un condensator. Câte prostii diferite s-au făcut cu acest cronometru de-a lungul istoriei sale de peste treizeci de ani... Până acum, acest microcircuit, în ciuda vechimii sale venerabile, este tipărit în milioane de exemplare și este disponibil în aproape fiecare depozit la un preț de un câteva ruble. De exemplu, în țara noastră costă aproximativ 5 ruble. Am scotocit prin fundul butoiului și am găsit câteva bucăți. DESPRE! Să amestecăm lucrurile chiar acum.
 |
Cum functioneaza
Dacă nu vă aprofundați în structura cronometrului 555, nu este dificil. În linii mari, temporizatorul monitorizează tensiunea condensatorului C1, pe care îl îndepărtează de la ieșire THR(PRAG - prag). De îndată ce atinge maximul (condensatorul este încărcat), tranzistorul intern se deschide. Care închide ieșirea DIS(DESCARCARE - descărcare) la pământ. În același timp, la ieșire OUT apare un zero logic. Condensatorul începe să se descarce DIS iar când tensiunea devine zero (descărcare completă), sistemul va comuta în starea opusă - la ieșirea 1, tranzistorul este închis. Condensatorul începe să se încarce din nou și totul se repetă din nou.
Sarcina condensatorului C1 urmează calea: „ R4->umăr superior R1 ->D2", iar descărcarea de-a lungul drumului: D1 -> umăr inferior R1 -> DIS. Când întoarcem rezistența variabilă R1, schimbăm raportul rezistențelor brațelor superioare și inferioare. Ceea ce, în consecință, modifică raportul dintre lungimea pulsului și pauză.
Frecvența este stabilită în principal de condensatorul C1 și depinde, de asemenea, puțin de valoarea rezistenței R1.
Rezistorul R3 asigură că ieșirea este trasă la un nivel ridicat - deci există o ieșire cu colector deschis. Care nu este capabil să stabilească în mod independent un nivel ridicat.
Puteți instala orice diode, conductorii au aproximativ aceeași valoare, abaterile într-un ordin de mărime nu afectează în mod deosebit calitatea muncii. La 4,7 nanofarad setati in C1, de exemplu, frecventa scade la 18 kHz, dar este aproape inaudibila, se pare ca auzul meu nu mai este perfect :(
Am săpat în coșuri, care calculează ea însăși parametrii de funcționare ai cronometrului NE555 și am asamblat un circuit de acolo, pentru modul astable cu un factor de umplere mai mic de 50%, și am înșurubat un rezistor variabil în loc de R1 și R2, cu care Am schimbat ciclul de lucru al semnalului de ieșire. Trebuie doar să acordați atenție faptului că ieșirea DIS (DESCARCARE) se face prin intermediul tastei cronometrului intern conectat la masă, deci nu putea fi conectat direct la potențiometru, deoarece atunci când răsuciți regulatorul în poziția sa extremă, acest pin ar ateriza pe Vcc. Iar când tranzistorul se deschide, va exista un scurtcircuit natural, iar temporizatorul cu un zâmbet frumos va emite fum magic, pe care, după cum știți, funcționează toată electronica. De îndată ce fumul părăsește cip, acesta încetează să funcționeze. Asta este. Prin urmare, luăm și adăugăm un alt rezistor pentru un kilo-ohm. Nu va face o diferență în reglementare, dar va proteja împotriva epuizării.
Făcut repede şi foarte bine. Am gravat placa și am lipit componentele:
Totul este simplu de jos.
Aici atasez un sigiliu, în aspectul nativ Sprint -
Și aceasta este tensiunea motorului. Este vizibil un mic proces de tranziție. Trebuie să puneți conducta în paralel la jumătate de microfarad și o va netezi.
După cum puteți vedea, frecvența plutește - acest lucru este de înțeles, deoarece în cazul nostru frecvența de funcționare depinde de rezistențe și condensator și, deoarece acestea se schimbă, frecvența plutește, dar acest lucru nu contează. Pe întreaga gamă de control, nu intră niciodată în aria sonoră. Și întreaga structură a costat 35 de ruble, fără a număra corpul. Deci - Profit!
Și, în cele din urmă, am ajuns la asta. După ce am asamblat bobine mici, am decis să fac un leagăn la un circuit nou, mai serios și mai complex de configurat și de operat. Să trecem de la cuvinte la fapte. Diagrama completă arată astfel:
Funcționează pe principiul unui autogenerator. Disjuncătorul îl lovește pe șofer UCC27425 iar procesul începe. Driverul furnizează un impuls GDT (Gate Drive Transformator - literalmente: un transformator care controlează porțile) cu GDT există 2 înfășurări secundare conectate în antifază. Această conexiune asigură deschiderea alternativă a tranzistorilor. În timpul deschiderii, tranzistorul pompează curent prin el însuși și prin condensatorul de 4,7 µF. În acest moment, se formează o descărcare pe bobină, iar semnalul trece prin sistemul de operare către șofer. Driverul schimbă direcția curentului în GDT și tranzistoarele se schimbă (cel care era deschis se închide, iar al doilea se deschide). Și acest proces se repetă atâta timp cât există un semnal de la întrerupător.
GDT este cel mai bine înfășurat pe un inel importat - Epcos N80. Înfășurările sunt înfășurate într-un raport de 1:1:1 sau 1:2:2. În medie, cam 7-8 ture, îl poți calcula dacă dorești. Să luăm în considerare un lanț RD în porțile tranzistoarelor de putere. Acest lanț oferă Timp mort. Acesta este momentul în care ambele tranzistoare sunt închise. Adică, un tranzistor s-a închis deja, iar al doilea nu a avut încă timp să se deschidă. Principiul este acesta: tranzistorul se deschide fără probleme printr-un rezistor și se descarcă rapid printr-o diodă. Oscilograma arată cam așa:
Dacă nu furnizați timp mort, se poate dovedi că ambele tranzistoare vor fi deschise și apoi va avea loc o explozie de putere.
Daţi-i drumul. OS ( Părere) se realizeaza in acest caz sub forma unui CT (transformator de curent). CT este înrolat inel de ferită marca Epcos N80 cel puțin 50 de spire. Capătul inferior al înfășurării secundare este tras prin inel și împământat. Astfel, curentul mare de la înfășurarea secundară este convertit în potențial suficient la CT. În continuare, curentul de la CT merge la condensator (atenuează interferența), diodele Schottky (trec doar o jumătate de ciclu) și LED (acționează ca o diodă zener și vizualizează generarea). Pentru ca generarea să aibă loc, trebuie respectată și fraza transformatorului. Dacă nu există generație sau este foarte slab, trebuie doar să întoarceți CT-ul.
Să ne uităm separat la întrerupător. Bineînțeles că am transpirat cu ruptorul. Am adunat vreo 5 diferite... Unele se umfla de la curentul HF, altele nu merg asa cum ar trebui. În continuare, vă voi spune despre toate ruptoarele pe care le-am făcut. Probabil că voi începe de la prima - înainte TL494. Schema este standard. Este posibilă reglarea independentă a frecvenței și a ciclului de lucru. Circuitul de mai jos poate genera de la 0 la 800-900 Hz dacă înlocuiți condensatorul de 1 uF cu un condensator de 4,7 uF. Raport de utilizare de la 0 la 50. Exact ceea ce ai nevoie! Cu toate acestea, există un DAR. Acest controler PWM este foarte sensibil la curentul RF și la diferite câmpuri din bobină. În general, atunci când este conectat la bobină, întrerupătorul pur și simplu nu a funcționat, fie totul era la 0, fie în modul CW. Ecranarea a ajutat parțial, dar nu a rezolvat complet problema.
Următorul întrerupător a fost asamblat folosind UC3843 găsit foarte des în IIP, în special ATX, de unde am luat-o de fapt. De asemenea, schema nu este rea și nu este inferioară TL494 prin parametri. Aici este posibilă reglarea frecvenței de la 0 la 1 kHz și a ciclului de lucru de la 0 la 100%. Asta mi s-a potrivit si mie. Dar din nou aceste pickup-uri de la bobină au distrus totul. Nici măcar ecranarea nu a ajutat aici. A trebuit să refuz, deși l-am asamblat bine pe tablă...
Am decis să revin la stejar și fiabil, dar slab funcțional 555 . Am decis să încep cu un întrerupător de explozie. Esența unui întrerupător este că se întrerupe singur. Un microcircuit (U1) stabilește frecvența, altul (2) durata, iar al treilea (U3) stabilește timpul de funcționare al primelor două. Totul ar fi bine dacă nu ar fi durata scurtă a pulsului cu U2. Acest întrerupător este proiectat pentru DRSSTC și poate funcționa cu SSTC, dar nu mi-a plăcut - descărcările sunt subțiri, dar pufoase. Apoi au fost mai multe încercări de a mări durata, dar nu au avut succes.
Circuite generatoare pentru 555
Apoi am decis să schimb fundamental circuitul și să fac durată independentă pe condensator, diodă și rezistență. Mulți pot considera această schemă absurdă și stupidă, dar funcționează. Principiul este acesta: semnalul ajunge la driver până când condensatorul este încărcat (cred că nimeni nu se va certa cu asta). NE555 generează un semnal, trece printr-un rezistor și un condensator, iar dacă rezistența rezistorului este de 0 Ohm, atunci trece doar prin condensator și durata este maximă (atâta timp cât capacitatea este suficientă) indiferent de ciclul de lucru a generatorului. Rezistorul limitează timpul de încărcare, adică Cu cât rezistența este mai mare, cu atât pulsul va dura mai scurt. Soferul primeste un semnal de durata mai scurta, dar de aceeasi frecventa. Condensatorul se descarcă rapid printr-un rezistor (care merge la masă 1k) și o diodă.
Avantaje și dezavantaje
pro: ajustarea ciclului de lucru independent de frecvență, SSTC nu va intra niciodată în modul CW dacă întrerupătorul se arde.
Minusuri: ciclul de lucru nu poate fi mărit „la infinit”, ca de exemplu pe UC3843, este limitat de capacitatea condensatorului și de ciclul de funcționare al generatorului însuși (nu poate fi mai mare decât ciclul de funcționare al generatorului). Curentul curge lin prin condensator.
Nu știu cum reacționează șoferul la acesta din urmă (încărcare lină). Pe de o parte, șoferul poate deschide ușor tranzistoarele și se vor încălzi mai mult. Pe cealaltă parte UCC27425- microcircuit digital. Pentru ea există doar un jurnal. 0 și log. 1. Aceasta înseamnă că atâta timp cât tensiunea este peste prag, UCC funcționează, de îndată ce scade sub minim, nu funcționează. În acest caz, totul funcționează normal, iar tranzistoarele se deschid complet.
Să trecem de la teorie la practică
Am asamblat un generator Tesla într-o carcasă ATX. Condensator de alimentare 1000 uF 400V. Punte de diode de la același ATX la 8A 600V. Am plasat o rezistență de 10 W 4,7 ohmi în fața podului. Acest lucru asigură o încărcare lină a condensatorului. Pentru alimentarea driverului am instalat un transformator de 220-12V si un stabilizator cu un condensator de 1800 uF.
Am înșurubat punțile de diode pe calorifer pentru comoditate și pentru îndepărtarea căldurii, deși abia se încălzesc.
Disjunctorul a fost asamblat aproape ca un baldachin, a luat o bucată de PCB și a tăiat șinele cu un cuțit utilitar.
Unitatea de putere a fost asamblată pe un radiator mic cu un ventilator; ulterior s-a dovedit că acest radiator era destul de suficient pentru răcire. Soferul a fost montat deasupra celui electric printr-o bucata groasa de carton. Mai jos este o fotografie a designului aproape asamblat al generatorului Tesla, dar fiind verificat, măsurat temperatura puterii la diverse moduri(puteți vedea un termometru de cameră obișnuit atașat la un termometru de putere pe termoplastic).
Toroidul bobinei este asamblat dintr-o țeavă de plastic ondulată cu un diametru de 50 mm și acoperit cu bandă de aluminiu. Înfășurarea secundară în sine este înfășurată pe o țeavă de 110 mm înălțime de 20 cm cu un fir de 0,22 mm aproximativ 1000 de spire. Înfășurarea primară conține până la 12 spire, realizate cu o marjă pentru a reduce curentul prin secțiunea de putere. Am făcut-o cu 6 ture la început, rezultatul este aproape același, dar cred că nu merită să risc tranzistorii de dragul a câțiva centimetri în plus de descărcare. Cadrul primarului este un ghiveci obișnuit. De la început m-am gândit că nu s-ar străpunge dacă aș înfășura secundarul cu bandă și primarul deasupra benzii. Dar, vai, a spart... Desigur, a spart și în oală, dar aici banda a ajutat la rezolvarea problemei. În general, designul finit arată astfel:
Ei bine, câteva fotografii cu descărcarea
Acum totul pare a fi făcut.
Încă câteva sfaturi: nu încercați să conectați imediat o bobină la rețea, nu este un fapt că va funcționa imediat. Monitorizați în mod constant temperatura puterii; dacă se supraîncălzește, poate crește. Nu bobinați tranzistoare secundare de frecvență prea înaltă 50b60 poate funcționa la maxim 150 kHz conform fișei de date, de fapt puțin mai mult. Verificați întreruptoarele, durata de viață a bobinei depinde de ele. Găsiți frecvența maximă și ciclul de funcționare la care temperatura puterii este stabilă perioadă lungă de timp. Un toroid prea mare poate deteriora și sursa de alimentare.
Video cu funcționarea SSTC
P.S. Tranzistoarele de putere utilizate IRGP50B60PD1PBF. Fișiere de proiect. Succes, am fost cu tine [)eNiS!
Discutați articolul TESLA GENERATOR
Calea către radioamatori începe de obicei cu o încercare de a asambla circuite simple. Dacă imediat după asamblare circuitul începe să dea semne de viață - clipește, scârțâie, clic sau vorbește, atunci calea către radio amator este aproape deschisă. În ceea ce privește „vorbirea”, cel mai probabil, nu va fi posibil imediat; pentru aceasta va trebui să citiți o mulțime de cărți, să lipiți și să reglați un anumit număr de circuite, poate să ardeți o grămadă mare sau mică de piese (de preferință unul mic).
Dar aproape toată lumea poate primi imediat lumini intermitente și semnale sonore. ȘI cel mai bun element Pur și simplu nu este posibil să găsiți nimic pentru aceste experimente. În primul rând, să ne uităm la circuitele generatorului, dar înainte de asta, să ne întoarcem la documentația proprietară - FIȘA DE DATE. În primul rând, să acordăm atenție conturului grafic al temporizatorului, care este prezentat în Figura 1.
Și Figura 2 arată o imagine a unui cronometru dintr-o carte de referință internă. Aici este prezentat pur și simplu pentru a putea compara denumirile de semnal ale lor și ale noastre, în plus, „nostru” diagrama functionala prezentate mai detaliat și clar.
Poza 1.
Figura 2.
One-shot bazat pe 555
Figura 3 prezintă un circuit one-shot. Nu, acesta nu este jumătate dintr-un multivibrator, deși el însuși nu poate genera oscilații. Are nevoie de ajutor din afară, chiar dacă este puțin.
Figura 3. Circuitul single-shot
Logica operației one-shot este destul de simplă. Intrarea de declanșare 2 primește un impuls momentan de nivel scăzut, așa cum se arată în figură. Ca rezultat, ieșirea 3 produce un impuls dreptunghiular cu o durată de ΔT = 1,1*R*C. Dacă înlocuim R în ohmi și C în faradi în formulă, atunci timpul T va fi în secunde. În consecință, cu kilo-ohmi și microfarad, rezultatul va fi în milisecunde.
Și Figura 4 arată cum se generează un impuls de declanșare folosind un simplu buton mecanic, deși ar putea fi un element semiconductor - un microcircuit sau tranzistor.
Figura 4.
În general, un monovibrator (numit uneori monovibrator, iar bravii militari au folosit cuvântul releu kipp) funcționează după cum urmează. Când butonul este apăsat, un impuls de nivel scăzut pe pinul 2 face ca ieșirea temporizatorului 3 să devină ridicată. Nu degeaba acest semnal (pin 2) este numit lansare în cărțile de referință interne.
Tranzistorul conectat la pinul 7 (DESCARCARE) este închis în această stare. Prin urmare, nimic nu împiedică încărcarea condensatorului de temporizare C. Pe vremea releelor kipp, desigur, nu existau 555, totul se făcea folosind tuburi sau, în cel mai bun caz, tranzistoare discrete, dar algoritmul de funcționare era același.
În timp ce condensatorul se încarcă, tensiunea de ieșire este menținută la un nivel ridicat. Dacă în acest moment se aplică un alt impuls la intrarea 2, starea ieșirii nu se va schimba, durata impulsului de ieșire nu poate fi redusă sau mărită în acest fel și repornirea unică nu va avea loc.
Este o altă problemă dacă aplicați un impuls de resetare (nivel scăzut) la pinul 4. Ieșirea 3 va scadea imediat. Semnalul de resetare are cea mai mare prioritate și, prin urmare, poate fi emis în orice moment.
Pe măsură ce se încarcă, tensiunea pe condensator crește și ajunge în cele din urmă la un nivel de 2/3U. După cum este descris în articolul anterior, acesta este nivelul de declanșare, pragul, al comparatorului superior, care duce la resetarea temporizatorului, care este sfârșitul impulsului de ieșire.
La pinul 3 apare un nivel scăzut și în același moment se deschide tranzistorul VT3, care descarcă condensatorul C. Aceasta completează formarea pulsului. Dacă după terminarea impulsului de ieșire, dar nu înainte, se aplică un alt impuls de declanșare, atunci la ieșire va fi generat un impuls de ieșire, la fel ca primul.
Desigur, pentru funcționarea normală a unui dispozitiv one-shot, impulsul de declanșare trebuie să fie mai scurt decât impulsul generat la ieșire.
Figura 5 prezintă graficul de funcționare al dispozitivului one-shot.
Figura 5. Program de operare cu o singură lovitură
Cum poți folosi un dispozitiv one-shot?
Sau cum spunea pisica Matroskin: „La ce va folosi acest monovibrator?” Puteți răspunde că este destul de mare. Cert este că intervalul de întârzieri care poate fi obținut de la acest monovibrator poate ajunge nu numai la câteva milisecunde, ci și până la câteva ore. Totul depinde de parametrii lanțului RC de sincronizare.
Iată, o soluție aproape gata făcută pentru iluminarea unui coridor lung. Este suficient să completați temporizatorul cu un releu executiv sau un simplu circuit tiristor și să plasați câteva butoane la capetele coridorului! Am apăsat butonul, am mers pe coridor și nu trebuie să-mi fac griji că sting becul. Totul se va întâmpla automat la sfârșitul intervalului de timp. Ei bine, acesta este doar hrană de gândit. Iluminarea într-un coridor lung, desigur, nu este singurul caz de utilizare pentru un monostabil.
Cum se verifică 555?
Cel mai simplu mod este de a lipi un circuit simplu; acest lucru nu va necesita aproape niciun atașament, cu excepția unui singur rezistor variabil și a unui LED pentru a indica starea ieșirii.
Microcircuitul ar trebui să conecteze pinii 2 și 6 și să le aplice o tensiune, schimbată cu un rezistor variabil. Puteți conecta un voltmetru sau un LED la ieșirea temporizatorului, desigur, cu o rezistență de limitare.
Dar nu trebuie să lipiți nimic; în plus, puteți efectua experimente chiar și în „absența” microcircuitului în sine. Studii similare pot fi făcute folosind programul de simulare Multisim. Desigur, o astfel de cercetare este foarte primitivă, dar, cu toate acestea, vă permite să vă familiarizați cu logica temporizatorului 555. Rezultatele „lucrării de laborator” sunt prezentate în figurile 6, 7 și 8.
Figura 6.
În această figură puteți vedea că tensiunea de intrare este reglată de rezistența variabilă R1. Lângă ea puteți vedea inscripția „Key = A”, care indică faptul că valoarea rezistorului poate fi schimbată prin apăsarea tastei A. Pasul minim de ajustare este de 1%, dar este dezamăgitor că reglarea este posibilă doar în direcția creșterea rezistenței și scăderea acesteia este posibilă doar cu mouse-ul "
În această figură, rezistorul este „adus” până la „pământ”, tensiunea motorului său este aproape de zero (pentru claritate, măsurată cu un multimetru). Cu această poziție a motorului, ieșirea temporizatorului este mare, astfel încât tranzistorul de ieșire este închis și LED1 nu se aprinde, așa cum indică săgețile sale albe.
Figura următoare arată că tensiunea a crescut ușor.
Figura 7.
Însă creșterea nu s-a întâmplat chiar așa, ci cu respectarea anumitor limite, și anume, pragurile de funcționare ale comparatorilor. Cert este că 1/3 și 2/3, dacă sunt exprimate în fracții zecimale ca procent, vor fi 33,33... și 66,66... respectiv. În procente, partea introdusă a rezistenței variabile este afișată în programul Multisim. Cu o tensiune de alimentare de 12 V, aceasta se va dovedi a fi de 4 și 8 volți, ceea ce este destul de convenabil pentru cercetare.
Deci, Figura 6 arată că rezistorul este introdus la 65%, iar tensiunea pe el este de 7,8 V, care este puțin mai mică decât cei 8 volți calculati. În acest caz, LED-ul de ieșire este stins, adică. Ieșirea temporizatorului este încă ridicată.
Figura 8.
O ușoară creștere suplimentară a tensiunii la intrările 2 și 6, cu doar 1 la sută (programul nu permite mai puțin) duce la aprinderea LED1, care este prezentată în Figura 8 - săgețile din apropierea LED-ului au căpătat o nuanță roșie. Acest comportament al circuitului indică faptul că simulatorul Multisim funcționează destul de precis.
Dacă continuați să creșteți tensiunea pe pinii 2 și 6, atunci nu va avea loc nicio modificare la ieșirea temporizatorului.
Generatoare pe cronometrul 555
Gama de frecvențe generate de cronometru este destul de largă: de la cea mai joasă frecvență, a cărei perioadă poate ajunge la câteva ore, până la frecvențe de câteva zeci de kiloherți. Totul depinde de elementele lanțului de distribuție.
Dacă nu este necesară o formă de undă strict dreptunghiulară, atunci poate fi generată o frecvență de până la câțiva megaherți. Uneori, acest lucru este complet acceptabil - forma nu este importantă, dar impulsurile sunt prezente. Cel mai adesea, o astfel de neglijență în ceea ce privește forma impulsurilor este permisă în tehnologia digitală. De exemplu, un contor de puls răspunde la creșterea sau scăderea unui puls. De acord, în acest caz „rectangularitatea” pulsului nu contează deloc.
Generator de impulsuri cu unde pătrate
Unul dintre opțiuni posibile Generatorul de impulsuri cu unde pătrate este prezentat în Figura 9.
Figura 9. Diagrama generatoarelor de impulsuri cu unde pătrate
Diagramele de timp ale funcționării generatorului sunt prezentate în Figura 10.
Figura 10. Diagrame de timp ale funcționării generatorului
Graficul de sus ilustrează semnalul de ieșire (pin 3) al temporizatorului. Și graficul de jos arată cum se modifică tensiunea pe condensatorul de sincronizare.
Totul se întâmplă exact în același mod cum a fost deja discutat în circuitul one-shot prezentat în Figura 3, doar declanșatorul nu este utilizat un singur puls pe pinul 2.
Faptul este că atunci când circuitul este pornit, tensiunea condensatorului C1 este zero și tocmai aceasta va transforma ieșirea temporizatorului într-o stare de nivel înalt, așa cum se arată în Figura 10. Condensatorul C1 începe să se încarce prin rezistorul R1.
Tensiunea pe condensator crește exponențial până când atinge pragul superior de declanșare de 2/3*U. Ca rezultat, temporizatorul trece la starea zero, astfel încât condensatorul C1 începe să se descarce la pragul inferior de 1/3*U. Când acest prag este atins, ieșirea temporizatorului crește și totul începe din nou. Se formează o nouă perioadă de oscilație.
Aici ar trebui să acordați atenție faptului că condensatorul C1 este încărcat și descărcat prin același rezistor R1. Prin urmare, timpii de încărcare și de descărcare sunt egali și, în consecință, forma oscilațiilor la ieșirea unui astfel de generator este aproape de un meandre.
Frecvența de oscilație a unui astfel de generator este descrisă printr-o formulă foarte complexă f = 0,722/(R1*C1). Dacă rezistența rezistorului R1 este specificată în Ohmi în timpul calculelor, iar capacitatea condensatorului C1 este în Farads, atunci frecvența va fi obținută în Herți. Dacă în această formulă rezistența este exprimată în kiloohmi (KOhm), iar capacitatea condensatorului în microfarads (μF), rezultatul se va obține în kiloherți (KHz). Pentru a obține un generator cu frecvență reglabilă, este suficient să înlocuiți rezistența R1 cu una variabilă.
Generator de impulsuri cu ciclu de lucru reglabil
Un meandre este, desigur, bun, dar uneori apar situații care necesită reglarea ciclului de lucru al pulsului. Asa se controleaza viteza de rotatie a motoarelor DC (controlere PWM), acestea sunt cele cu magnet permanent.
O undă pătrată este un impuls dreptunghiular în care timpul pulsului (nivel înalt t1) este egal cu timpul de pauză (nivel scăzut t2). Acest nume în electronică provine de la arhitectură, unde un meadru este numit model de cărămidă. Timpul total al pulsului și al pauzei se numește perioada pulsului (T = t1 + t2).
Ciclul de funcționare și Ciclul de funcționare
Raportul dintre perioada pulsului și durata sa S = T/t1 se numește ciclu de lucru. Aceasta este o cantitate adimensională. Pentru un meandre, acest indicator este 2, deoarece t1 = t2 = 0,5*T. În literatura de limba engleză, în loc de duty cycle, se folosește mai des valoarea inversă - duty cycle (în engleză: Duty cycle) D = 1/S, exprimat ca procent.
Dacă îmbunătățiți ușor generatorul prezentat în Figura 9, puteți obține un generator cu ciclu de lucru reglabil. Circuitul unui astfel de generator este prezentat în Figura 11.
Figura 11.
În acest circuit, sarcina condensatorului C1 are loc de-a lungul circuitului R1, RP1, VD1. Când tensiunea de pe condensator atinge pragul superior de 2/3*U, temporizatorul trece la o stare de nivel scăzut și condensatorul C1 este descărcat prin circuitul VD2, RP1, R1 până când tensiunea de pe condensator scade la pragul inferior de 1/3*U, după ce ciclul se repetă.
Schimbarea poziției glisorului RP1 face posibilă ajustarea duratei de încărcare și de descărcare: dacă durata de încărcare crește, atunci timpul de descărcare scade. În acest caz, perioada de repetare a pulsului rămâne neschimbată, se modifică doar ciclul de lucru sau ciclul de lucru. Ei bine, depinde cine este mai convenabil.
Pe baza temporizatorului 555, puteți proiecta nu numai generatoare, ci multe altele dispozitive utile, despre care se va discuta în articolul următor. Apropo, există programe de calculator pentru calcularea frecvenței generatoarelor pe un cronometru 555, iar în programul de simulare Multisim există o filă specială pentru aceste scopuri.
Boris Aladyshkin,
Continuarea articolului:
