Генератор импульсов на 555 таймере: Генератор электрических импульсов на таймере 555

Содержание

Генератор электрических импульсов на таймере 555

Электрический импульс — это кратковременный всплеск напряжения или силы тока. То есть это такое событие в цепи, при котором напряжение резко повышается в несколько раз, а затем так же резко падает к исходной величине. Самый понятный пример — электрический импульс, заставляющий наше сердце биться. Самое же большое количество импульсов возникает у нас в нервных клетках головного и спинного мозга. Мы мыслим и решаем уроки благодаря электрическим импульсам!

А что в электронике? В электронике импульсы применяются повсеместно. Например, в микроконтроллерах или даже в полноценных процессорах домашнего компьютера электрические импульсы задают ритм его работы. Они еще называются тактовыми, или синхро-импульсами. Порой быстродействие вычислительных машин сравнивают именно при помощи значений тактовой частоты.

Все данные внутри электронных устройств тоже передаются при помощи импульсов. Наш интернет, проводной и беспроводной, сотовая связь и даже пульт от телевизора — все используют импульсный сигнал. Попробуем выполнить несколько заданий и на собственном опыте понять особенности генерации электрических импульсов. А начнем мы со знакомства с их важными характеристиками.

1. Период и скважность импульсного сигнала

Представим себе, что мы готовимся к встрече Нового Года и нам просто необходимо сделать мигающую гирлянду. Поскольку мы не знаем, как заставить её мигать самостоятельно, сделаем гирлянду с кнопкой. Будем сами нажимать на кнопку, соединяя тем самым цепь гирлянды с источником питания и заставляя лампочки зажигаться.

Принципиальная схема гирлянды с ручным управлением будет выглядеть так:

Внешний вид макет

Собираем схему и проводим небольшой тест. Попробуем управлять гирляндой согласно нехитрому алгоритму:

нажимаем на кнопку;
ждем 1 секунду;
отпускаем кнопку;
ждем 2 секунды;
переходим к пункту 1.

Это алгоритм периодического процесса. Нажимая на кнопку по алгоритму мы тем самым генерируем настоящий импульсный сигнал! Изобразим на графике его временную диаграмму.

У данного сигнала мы можем определить период повторения и частоту. Период повторения (T) — это отрезок времени, за который гирлянда возвращается в исходное состояние. На рисунке хорошо виден этот отрезок, он равен трем секундам. Величина обратная периоду повторения называется частотой периодического сигнала (F). Частота сигнала измеряется в Герцах. В нашем случае:

F = 1/T = 1/3 = 0.33 Гц

Период повторения можно разбить на две части: когда гирлянда горит и когда она не горит. Отрезок времени, в течение которого гирлянда горит называется длительностью импульса (t).

А теперь самое интересное! Отношение периода повторения (T) к длительности импульса (t) называется скважностью.

S = T / t

Скважность нашего сигнала равна S = 3/1 = 3. Скважность величина безразмерная.

В англоязычной литературе принят другой термин — коэффициент заполнения (Duty cycle). Это величина, обратная скважности.

D = 1 / S = t / T

В случае нашей гирлянды коэффициент заполнения равен:

D = 1 / 3 = 0.33(3) ≈ 33%

Этот параметр более нагляден. D = 33% означает, что треть периода занята импульсом. А, например, при D = 50% длительность высокого уровня сигнала на выходе таймера будет равна длительности низкого уровня.

2. Генерация импульсного сигнала при помощи микросхемы 555

Теперь попробуем заменить человека и кнопку, ведь мы не хотим весь праздник включать и выключать гирлянду каждые 3 секунды.

В качестве автоматического генератора импульсов используем очень известную микросхему семейства 555. Микросхема 555 — это генератор одиночных или периодических импульсов с заданными характеристиками. По-другому данный класс микросхем называют таймерами.

Существуют разные модификации таймера 555, разработанные разными компаниями: КР1006ВИ1, NE555, TLC555, TLC551, LMC555. Как правило, все они имеют одинаковый набор выводов.

Также производители выделяют два режима работы таймера: одновибратор и мультивибратор. Нам подойдет второй режим, именно в нем таймер будет непрерывно генерировать импульсы с заданными параметрами.

Для примера, подключим к таймеру 555 один светодиод. Причем, используем вариант, когда положительный вывод светодиода соединяется с питанием, а земля к таймеру. Позже будет понятно, почему мы делаем именно так.

Принципиальная схема

Внешний вид макета

Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать.

В этой схеме есть три компонента без номиналов: резисторы Ra и Rb, а также конденсатор C1 (далее просто C). Дело в том, что именно с помощью этих элементов настраиваются нужные нам характеристики генерируемого импульсного сигнала. Делается это с помощью несложных формул, взятых из технической документации к микросхеме.

T = 1/F = 0.693*(Ra + 2*Rb)*C; (1)

t = 0.693*(Ra + Rb)*C; (2)

Ra = T*1.44*(2*D-1)/C; (3)

Rb = T*1. 44*(1-D)/C. (4)

Здесь F — частота сигнала; T — период импульса; t — его длительность; Ra и Rb — искомые сопротивления. Исходя из этих формул, коэффициент заполнения не может быть меньше 50% (иначе мы получим отрицательное значение сопротивления). Вот это новость! А что же нам делать с гирляндой? Ведь согласно нашей постановке, коэффициент заполнения импульсного сигнала должен быть непременно 33%.

Чтобы обойти это ограничение имеется два способа. Первый способ заключается в использовании другой схемы подключения таймера. Существуют более сложные схемы, которые позволяют варьировать параметр D во всем диапазоне от 0 до 100%. Второй способ не требует переделки схемы. Мы просто-напросто инвертируем выход таймера!

Собственно, в предложенной выше схеме мы это уже и сделали. Вспомним, что катод светодиода мы соединили с выводом таймера. В этой схеме светодиод будет гореть, когда на выходе таймера будет низкий уровень.

Раз так, то нам нужно настроить сопротивления Ra и Rb схемы так, чтобы коэффициент заполнения D был равен 66. 6%. Учитывая, что T = 3 сек, а D = 0.66, получаем:

Ra = 3*1.44*(2*0.66 — 1)/0.0001 = 13824 Ом

Rb = 3*1.44*(1-D)/0.0001 = 14688 Ом

На самом деле, если мы будет использовать более точные значения D, то получим Ra = Rb = 14400 Ом. Вряд ли мы найдем резистор с таким номиналом. Скорее всего нам потребуется поставить последовательно несколько резисторов, например: один резистор на 10 КОм и 4 штуки на 1 КОм. Для большей точности можем добавить еще два резистора по 200 Ом.

В результате должно получиться что-то подобное:

В этой схеме используются резисторы на 15 КОм.

3. Подключение группы светодиодов к таймеру 555

Теперь, когда мы научились задавать нужный ритм, соберем небольшую гирлянду. В новой схеме пять светодиодов будут включаться на 0.5 сек каждую секунду. Для такого ритма Ra = 0, Rb = 7.2 кОм. То есть, вместо резистора Ra мы можем поставить перемычку.

Выход микросхемы 555 слишком слабый для того, чтобы одновременно зажечь 5 светодиодов. А ведь в настоящей гирлянде их может быть штук 15, 20 и более. Чтобы решить эту проблему, используем биполярный транзистор, работающий с режиме электронного ключа. Возьмем самый распространенный NPN транзистор 2N2222. Также в этой схеме можно использовать полевой N-канальный транзистор, например 2N7000.

Нашим светодиодам потребуется токозадающий резистор. Суммарный ток пяти параллельно соединенных светодиодов должен быть равен I = 20 мА*5 = 100 мА. Напряжение питания всей схемы 9 Вольт. На светодиоде красного цвета напряжение падает на 2 Вольта. Таким образом закон ома на данном участке цепи имеет вид:

100 мА = (9В-2В)/R;

отсюда R2 = 7В/0.1А = 70 Ом.

Округлим сопротивление до 100 Ом, которое можно получить параллельным соединением двух резисторов на 200Ом. А можно и вовсе оставить один резистор на 200Ом, просто светодиоды будут гореть немного тусклее.

Принципиальная схема

Внешний вид макета

Примечание. Конденсатор C2 в схеме можно не использовать.

Собираем схему, подключаем батарейку и наблюдаем за результатом. Если все работает как надо, закрепим полученные знания, сделав несколько забавных устройств.

Задания

Генератор звука. В схеме гирлянды заменить группу светодиодов на пьезодинамик. Увеличить частоту звука, например, до 100 Гц. Если поднять частоту до 15 кГц, то можно будет отпугивать комаров!
Железнодорожный светофор. Подключить к таймеру два светодиода таким образом, чтобы один соединялся с таймером катодом, а второй анодом. Установить частоту импульсов — 1 Гц.

К размышлению

Как уже говорилось, таймер 555 — очень популярная микросхема. Это объясняется тем, что большинству электронных устройств свойственны периодические процессы. Любой звук — это периодический процесс. ШИМ сигнал, управляющий скоростью двигателя — тоже периодический, причем с изменяющимся коэффициентом заполнения. И как уже говорилось, работа любого микроконтроллера и процессора основана на тактовом сигнале, имеющем очень точную частоту.

На следующем уроке мы сделаем бинарные часы с помощью таймера и двоичного счетчика. Будет немного сложнее, но интереснее!

Полезные ссылки

Сборник проектов на таймере 555

Применение таймера NE555. Часть 2 — генератор прямоугольных импульсов на NE555

Главная » Справочник » Применение таймера NE555. Часть 2 — генератор прямоугольных импульсов на NE555

Продолжение начатой темы применения таймера NE555

Пример №7 — Простой генератор прямоугольных импульсов на NE555

В момент включения схемы, конденсатор C1 разряжен и на выходе 3 таймера NE555 находится высокий уровень. Затем конденсатор C1 через резистор R1 начинает постепенно заряжаться.

В момент, когда потенциал на конденсаторе, и соответственно на выводе 6 (стоп) таймера, достигнет примерно 2/3 напряжения питания, сигнал на выводе 3 переключится на низкий уровень. Теперь конденсатор через сопротивление R1 начинает разряжаться. Когда уровень напряжения на входе 2 (запуск) упадет до 1/3 Uпит., на выходе снова будет высокий уровень. И процесс повторится снова.

Если к выходу добавить еще RC-цепь (выделено красным цветом), то выходной сигнал по форме будет приближен к синусоиде.

Пример №8 — Генератор высокой частоты на NE555

Для таймера NE555 – частота в 360кГц является максимальной, поскольку при увеличении ее, работа схемы становится нестабильной.

Пример №9 — Генератор низкой частоты на NE555

Генератор низкой частоты по сути своей являются таймером времени. Увеличивая емкость электролитического конденсатора можно растянуть временной интервал. При интервале более 30 минут, показания схемы будут неточными.

Пример №10 — Регулируемый генератор прямоугольных импульсов на NE555

Данная схема позволяет устанавливать на выходе таймера необходимую частоту генератора в пределах от 1 Гц до 100 кГц.

Пример №11 — Одновибратор на NE555

Счетчик Гейгера

Высококачественный счетчик Гейгера с высокой чувствительностью для обнаружен. ..

Подробнее

При подаче питания на схему одновибратора, на выводе 3 таймера NE555 будет низкий уровень. Запуск одновибратора происходит в момент подачи отрицательного импульса на вход 2 (запуск), при этом на его выходе будет высокий уровень в течение времени определяемое значениями R1 и C1.

Следует иметь в виду, что запускающий импульс должен быть короче выходного. Если же входной сигнал будет дольше, то пока на входе низкий уровень на выходе все время будет высокий. Подробнее о работе одновибратора на 555 таймере читайте здесь.

Пример №12 — Генератор, управляемый напряжением (ГУН) на NE555

Данный генератор иногда называют преобразователь частоты напряжением, так как частота может быть изменена путем изменения входного напряжения.

Как известно вывод 5 таймера 555 предназначен для управления длительностью импульсов на выходе путем подачи на него напряжения, которое должно составлять 2/3 от Uпит. При увеличении управляющего напряжения, увеличивается время заряда/разряда конденсатора и как следствие уменьшается частота на выходе генератора.

Источник: «Применение микросхемы 555», Колин М.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Categories Справочник Tags NE555

Отправить сообщение об ошибке.

Простые схемы генератора импульсов 555 | Протестировано

Это схема генератора импульсов или стандартный генератор нестабильного мультивибратора или автономная схема с использованием таймера IC555, NE555, LM555. Мы используем его для цифровых логических схем. IC-555 — это популярный простой в использовании малогабаритный разъем с 8 контактами. Он объединяет аналоговые и цифровые чипы. Для базового использования требуется источник питания от 5 до 15 В, максимальное напряжение питания от 16 до 18 В, потребляемый ток около 10 мА, а максимальный выходной ток составляет 200 мА. Максимальная выходная частота составляет 500 кГц.

Существует множество способов использования IC555 . Мы можем использовать их в трех различных типах генераторов:
(1) Нестабильный генератор мультивибраторов
Если частота превышает 1 цикл в секунду, это генератор (генератор импульсов или генератор прямоугольных импульсов).
Но частоты ниже 1 цикла в секунду это ВРЕМЯ ЗАДЕРЖКИ.
(2) Моностабильный (ONE-SHOT) меняет состояние только один раз за импульс запуска
(3) Генератор, управляемый напряжением (VCO)

Теперь мы узнаем о генераторах импульсов с IC-555 ниже базовой схемы.

Простой 555 таймер схемы осциллятора

За части, которые вам понадобятся

Высокая мощность 555 Генератор импульсов

Частота управления генератором импульсов с использованием цифрового IC

. Генератор шума высокого тона с использованием IC-555

Похожие сообщения

Простая схема нестабильного генератора с таймером 555

В приведенной выше схеме. Прежде всего ток от источника питания течет к конденсатору-C1 заряжается через резистор-R1 и R2, затем напряжение в конденсаторе достигает 2/3 напряжения питания, вывод 6 определяет это напряжение, вызывает отключение контакта 7 это напряжение на землю (0 В).
Таким образом, конденсатор-C1 разряжается через резистор-R2 до тех пор, пока его напряжение не составит 1/3 от питающего и контакт 2 не обнаружит это напряжение, а контакт 7 не соединится (выключится). C1 будет заряжаться, и напряжение на нем снова возрастет, чтобы повторить цикл.

Верхний резистор предотвращает повреждение контакта 7 из-за короткого замыкания на 0 В, когда контакт 6 обнаруживает напряжение питания 2/3.
Его сопротивление меньше R2 и не входит в синхронизацию осциллятора.

Выходная частота будет примерно 1 кГц, а рабочий цикл 50-50,
Частотный выход (F) = 1/{(R1+2R2)*C1}.

Единицы измерения в формуле в омах, фарадах, секундах и герцах. Эта формула намного проще, чем у предыдущей схемы.

Предположим, что R1 = 1 кОм, R2 = 10 кОм и C = 0,1 мкФ. Результат приблизительно равен 900 Гц

Детали, которые вам понадобятся

R1: 100 кОм, 1/4 Вт Допуск резисторов: 5 %
VR1, 0 МОм Потенциометр
: Керамические конденсаторы 0,01 мкФ 50 В
IC1: Таймер NE555

Мы используем идею простого генератора импульсов 555 для построения многих схем, например ниже

Генератор импульсов высокой мощности 555

Если вы ищете импульсный генератор с высоким током. Это схема генератора импульсов высокой мощности, которая может вам понравиться.

Основным компонентом которого является таймер IC-555 в качестве генератора, а LM350T обеспечивает высокий ток до 3 А макс.

Как это работает

Как вы видите в Простой генератор импульсов . Который имеет нормальный ток максимум 200 мА.

Однако вы можете увеличить выходной ток до 3А.

В первый раз думаем использовать силовой транзистор-2N3055 (популярный во все времена компонент) для увеличения тока вверх.

Но у нас есть лучший выбор, чтобы использовать другую микросхему, LM350T. Это регулятор постоянного тока при токе 3 А, поэтому производительность выше, чем у 2N3055.

На рисунке ниже мы по-прежнему используем NE555 в качестве интегральной схемы для генерации генератора прямоугольных импульсов.

Которые мы можем настроить частотный выход с помощью вращения VR1-100K. Затем сигнал поступает с выходного контакта на предварительный драйвер, транзистор 2N2222. Для управления работает adj lead микросхемы LM350T.

При наличии высокого напряжения с выхода идет импульс тока около 3А.

Таким образом, друзья меняют значение R5 для контроля уровня выходного напряжения в минимальном 1,25В на высокое напряжение в районе 15В.

Из-за того, что эта схема использует вход (напряжение источника питания около 5В – 15В)

Другие идеи, если вам нужен выходной ток всего 1А. Можно использовать LM317T, он дешевле LM350T.

Частота управления генератором импульсов с помощью цифровой ИС

Эта цепь обеспечивает непрерывность импульсного сигнала. Мы называем это схемой нестабильного мультивибратора. Таймер 555-IC1 работает с VR1, R1, R2 и CT. Значение CT при выборе схемы электронного переключателя IC2 номер 4066. Электронный переключатель с 4 встроенными IC 2.

Управление электрическим контактом переключается (ON), Входное напряжение положительное или логическая «1» на контрольный штифт. Контакт 13, 5, 6 или 12.

Если контакт управления на массу. Переключатель выключен (OFF). Переключает каждый, чтобы отделить работу независимо друг от друга, а не сортировать.
И входящий (IN), и выходной (OUT) могут быть взаимозаменяемы.

Поэтому разумно переключить значение C значений. При входном сигнале на логику цифровых схем, двоичный код «0» на «1».

Когда я включаю управление либо логической «1», либо электрическим контактом переключателя, то постукиваю по нему. Конденсатор, подключенный к контактному переключателю, подключен к контактам 2 и 6 микросхемы IC1. Для определения частоты с помощью VR1, R1 и R2.

Иногда это может быть управляющая логика «1», а не контакт. Делает так, чтобы конденсатор был подключен параллельно, а не как вариант. Вместимость будет увеличена. Введение C вместе. Схема может уменьшить или увеличить значение R1, R2. Или для удобства можно вообще отрегулировать сопротивление VR1. Импульс сигнала отправляется на контакт 3 выходного сигнала IC1. Чтобы войти в схему, такую как схема подсчета, разделить или подключиться к динамику. Издавать звук или сигнал.

The danger beep circuit using IC-555

Tone Burst Generator using LM555

Annoying high pitch noise generator using IC-555

Audio generator is controlled by light
Tapping morse code circuit
Цепи звуковой сигнализации таймера 555

Модуль генератора импульсов 555, принцип работы

ИС таймера 555 представляет собой интегральную схему, которая используется в различных схемах таймеров, генераторах импульсов и генераторах. Сердцем модуля является микросхема таймера 555, которая подключена как нестабильный мультивибратор, генерирующий импульсы от 4 Гц до 1,3 кГц.

Эту схему можно использовать в любом проекте, требующем положительных импульсов.

Для демонстрации работы на выходе микросхемы используется светодиод для визуальной индикации выходных импульсов.

Выходную частоту импульсов можно регулировать с помощью потенциометра. Схема может работать от любого напряжения от 5 до 15 вольт постоянного тока.

Детали

Эту схему можно использовать в любом проекте, требующем положительных импульсов.

Необходимые предметы

Для этого проекта нам нужно:

1 x 555 Таймер IC
1 x 10 мкф конденсатор
1 x 1Kω сопротивления и
1 x 10 кОм потенциометр

Схема.
Соединив контакты 2 и 6, мы переводим таймер 555 в нестабильный режим. Нестабильный режим заставляет таймер 555 перезапускать себя, создавая поток импульсов [ШИМ-сигналы], пока он подключен к источнику питания.
Контакт номер 3 является выходным контактом. Изменяя значения R1, R2 и C3, мы можем изменить частоту выходных импульсов, генерируемых на выводе № 3.

Как это работает

Рабочее напряжение цепи составляет от 5В до 15В постоянного тока.

Как обсуждалось ранее, таймер 555 генерирует сигналы ШИМ при установке в нестабильный режим путем соединения контактов 2 и 6 вместе.

Во время каждого цикла конденсатор C3 заряжается через оба резистора R1 и R2, но разряжается только через резистор R2, так как другая сторона R2 подключена к контакту 7 разрядной клеммы.

Изменение значений R1, R2 и C3 приведет к изменение частоты выходных импульсов или другой коэффициент заполнения прямоугольной волны, выходящей из контакта 3.

Изменяя значение R2, мы можем изменить продолжительность цикла ВЫКЛ.

В этой конфигурации время включения зависит от резистора R1, левой стороны потенциометра и конденсатора C3, а время выключения зависит от конденсатора C3 и правой стороны потенциометра.

Теперь давайте рассчитаем выходную частоту и коэффициент заполнения выходного сигнала.

В моей установке сопротивление R1 = 1 кОм, R2 = 10 кОм и конденсатор C = 10 мкФ

Есть много онлайн-калькуляторов для расчета этого онлайн. Ссылку на один из нестабильных калькуляторов я приведу в описании ниже: https://ohmslawcalculator.com/555-astable-calculator

Давайте сначала рассчитаем значение t1 или время «зарядки конденсатора во включенном состоянии», которое равно 0,693(R1 + R2 ) * C3. Соединяя значения, мы получаем 76,23 миллисекунды.

Теперь для времени разрядки конденсатора в состоянии «OFF» или t2 нам нужно умножить 0,693 на R2 и C3, что даст нам значение 69,3 миллисекунды.

Далее, общее периодическое время T равно t1 + t2, что составляет 145,53 миллисекунды.

Таким образом, выходная частота ƒ составляет 6,871 Гц.

Что дает значение рабочего цикла 52,38%

Если вы хотите иметь больший контроль над зарядкой и разрядкой, используйте более высокое значение для R2 (100K) и более низкое значение для R1 (1K). Таким образом, у вас будет 99% контроль над сопротивлением зарядки и разрядки в цепи.

Максимальный выходной ток этой ИС составляет 200 мА, поэтому для управления более высокой токовой нагрузкой до 1 А мы должны использовать транзистор, такой как BD135.

Для управления током, намного превышающим 1 А, вы можете использовать другие сильноточные транзисторы, такие как TIP31, 2N3055 и т. д., с хорошим радиатором. TIP122 может работать только до 1,5 ампер без радиатора, однако он может достигать 5 ампер с хорошим радиатором. IRLB8743 FET хорошо работает до 20 ампер без радиатора.

Доска

Вот так выглядит моя доска. В этой сборке размером 100 x 100 см 16 разделительных досок.

Генератор импульсов на 555 таймере: Генератор электрических импульсов на таймере 555