Схемы простых генераторов импульсов
Генераторы импульсов являются важной составляющей многих радиоэлектронных устройств.
Простейший генератор импульсов
Простейший генератор импульсов (мультивибратор) может быть получен из двух-каскадного УНЧ (рис. 1). Для этого достаточно соединить вход усилителя с его выходом.
Рис. 1. Простейший генератор импульсов — мультивибратор, схема.
Рабочая частота такого генератора определяется значениями R1C1, R3C2 и напряжением питания.
Схемы мультивибраторов
На рис. 2, 3 показаны схемы мультивибраторов, полученные простой перестановкой элементов (деталей) схемы, изображенной на рис. 1. Отсюда следует, что одну и ту же простейшую схему можно изобразить различными способами.
Рис. 2. Схема мультивибратора на транзисторах.
Рис. 3. Схема мультивибратора на транзисторах с небольшой перестановкой деталей на схеме.
Использование мультивибраторов
Практические примеры использования мультивибратора приведены на рис.
Рис. 4. Схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов.
На рис. 4 показана схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов, включенных в качестве нагрузки в цепи коллекторов. Вращением ручки потенциометра R3 можно управлять соотношением длительностей свечения светодиодов левой и правой ветвей.
Если увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, частота генерации понизится, светодиоды начнут мигать. При уменьшении емкости этих конденсаторов частота генерации возрастает, мелькание светодиодов сольется в сплошное свечение, яркость которого будет зависеть от положения ручки потенциометра R3.
На основе подобного схемного решения могут быть собраны разнообразные полезные конструкции, например, регулятор яркости светодиодного фонарика; игрушка с мигающими глазами; устройство плавного изменения спектрального состава источника излучения (разноцветные светодиоды или миниатюрные лампочки и светосуммирую-
щий экран).
Рис. 5. Генератор переменной частоты — схема.
Генератор переменной частоты (рис. 5) конструкции В. Цибульского позволяет получать плавно изменяющееся со временем по частоте звучание [Р 5/85-54]. При включении генератора его частота возрастает с 300 до 3000 Гц за 6 сек (при емкости конденсатора C3 500 мкФ).
Изменение емкости этого конденсатора в ту или иную сторону ускоряет или, напротив, замедляет скорость изменения частоты. Плавно изменять эту скорость можно и переменным сопротивлением R6.
Для того чтобы этот генератор мог выполнять роль сирены, или быть использованным в качестве генератора качающейся частоты, можно предусмотреть схему принудительного периодического разряда конденсатора C3. Такие эксперименты можно рекомендовать для самостоятельного расширения познаний в области импульсной техники.
Управляемый генератор
Управляемый генератор прямоугольных импульсов показан на рис. 6 [Р 10/76-60]. Генератор также представляет собой двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью.
Рис. 6. Управляемый генератор прямоугольных импульсов — схема.
Емкость этого конденсатора определяет рабочую частоту генерации. В данной схеме для управления частотой генерации в качестве управляемой напряжением емкости использован варикап. Увеличение запирающего напряжения на варикапе приводит к уменьшению его емкости. Соответственно, как показано на рис. 7, возрастает рабочая частота генерации.
Рис. 7. Как возрастает рабочая частота генерации.
Варикап, в порядке эксперимента и изучения принципа работы этого полупроводникового прибора, можно заменить простым диодом. При этом следует учитывать, что германиевые точечные диоды (например, Д9) имеют очень малую начальную емкость (порядка нескольких пФ), и, соответственно, обеспечивают небольшое изменение этой емкости от величины приложенного напряжения.
Кремниевые диоды, особенно силовые, рассчитанные на большой ток, а также стабилитроны, имеют начальную емкость 100.
.. 1000 пФ, поэтому зачастую могут быть использованы вместо варикапов. В качестве варикапов можно применить и р-n переходы транзисторов.
Для контроля работы, сигнал с генератора (рис. 6) можно подать на вход частотометра и проверить границы перестройки генератора при изменении величины управляющего напряжения, а также при смене варикапа или его аналога. Рекомендуется полученные результаты (значения управляющего напряжения и частоту генерации) при использовании разного вида варикапов занести в таблицу и отобразить на графике (см., например, рис. 7). Отметим, что стабильность генераторов на RC-элементах невысока.
Схемы генераторов световых и звуковых импульсов
На рис. 8, 9 показаны типовые схемы генераторов световых и звуковых импульсов, выполненные на транзисторах различного типа проводимости. Генераторы работоспособны в широком диапазоне питающих напряжений.
Рис. 8. Схема генератора световых импульсов, собранного на транзисторах.
Первый из них вырабатывает короткие вспышки света частотой единицы Гц, второй — импульсы звуковой частоты.
Соответственно, первый генератор может быть использован в качестве маячка, светового метронома, второй — в качестве звукового генератора, частота колебаний которого зависит от положения ручки потенциометра R1. Эти генераторы можно объединить в единое целое.
Рис. 9. Схема генератора звуковых импульсов собранного на транзисторах.
Для этого достаточно один из генераторов включить в качестве нагрузки другого, либо параллельно ей. Например, вместо цепочки из светодиода HL1, R2 или параллельно ей (рис. 8) можно включить генератор по схеме на рис. 9. В итоге получится устройство периодической звуковой или светозвуковой сигнализации.
Генератор импульсов с пьезокерамическим излучателем
Генератор импульсов (рис. 10), выполненный на составном транзисторе (п-р-п и р-п-р), не содержит конденсаторов (в качестве частотозадающего конденсатора использован пьезокерамический излучатель BF1).
Генератор работает при напряжении от 1 до 10 Б и потребляет ток от 0,4 до 5 мА.
Для повышения громкости звучания пьезокерамического излучателя его настраивают на резонансную частоту подбором резистора R1.
Рис. 10. Генератор импульсов с пьезокерамическим излучателем.
Генератор релаксационных колебаний
На рис. 11 показан достаточно оригинальный генератор релаксационных колебаний, выполненный на биполярном лавинном транзисторе.
Генератор содержит в качестве активного элемента транзистор микросхемы К101КТ1А с инверсным включением в режиме с «оборванной» базой. Лавинный транзистор может быть заменен его аналогом (см. рис. 1).
Устройства (рис. 11) часто используют для преобразования измеряемого параметра (интенсивности светового потока, температуры, давления, влажности и т.д.) в частоту при помощи резистивных или емкостных датчиков.
Рис. 11. Генератор релаксационных колебаний — схема.
При работе генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор.
Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя активного элемента (лавинного транзистора, динистора или т.п. элемента), происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи.
Резистор R1 ограничивает максимальный ток через транзистор, препятствуя его тепловому пробою. Времязадающая цепь генератора (R1C1) определяет рабочую область частот генерации.
В качестве индикатора звуковых колебаний при качественном контроле работы генератора используют головные телефоны. Для количественной оценки частоты к выходу генератора может быть подключен частотомер или счетчик импульсов.
Устройство работоспособно в широком интервале изменения параметров: R1 от 10 до 100 кОм (и даже до 10 МОм), С1 — от 100 пФ до 1000 мкФ, напряжения питания от 8 до 300 В. Потребляемый устройством ток обычно не превышает одного мА.
Возможна работа генератора в ждущем режиме: при замыкании базы транзистора на землю (общую шину) генерация срывается.
Преобразователь-генератор (рис. 11) может быть использован и в режиме сенсорного ключа, простейшего Rx-и Сх-метра, перестраиваемого широкодиапазонного генератора импульсов и т.д.
Генераторы импульсов на лавинных транзисторах
Генераторы импульсов (рис. 12, 13) также выполнены на лавинных транзисторах микросхемы К101КТ1 типа п-р-п или К162КТ1 типа р-п-р, динисторах, или аналогах динисторов и лавинных транзисторов (см. рис. 1).
Рис. 12. Схема генератора импульсов на лавинных транзисторах К101КТ1.
Генераторы работают при напряжении питания выше 9 Б и вырабатывают напряжение треугольной формы. Выходной сигнал снимается с одного из выводов конденсатора.
Входное сопротивление следующего за генератором каскада (сопротивление нагрузки) должно в десятки раз превышать величину сопротивления R1 (или R2). Низкоомную нагрузку (до 1 кОм) можно включать в коллекторную цепь одного из транзисторов генератора.
Рис. 13. Схема генератора импульсов на лавинных транзисторах К162КТ1.
Генераторы импульсов с использованием индуктивной обратной связи
Довольно простые и часто встречающиеся на практике генераторы импульсов (блокинг-генераторы) с использованием индуктивной обратной связи показаны на рис. 14 [А. с. СССР 728214], 15 и 16.
Рис. 14. Генератор импульсов с использованием индуктивной обратной связи — схема.
Такие генераторы обычно работоспособны в широком диапазоне изменения напряжения питания. При сборке блокинг-генераторов необходимо соблюдать фазировку выводов: при неправильном подключении «полярности» обмотки генератор не заработает.
Рис. 15. Схема блокинг-генератора на транзисторе.
Рис. 16. Схема блокинг-генератора на транзисторе КТ315 с минимумом деталей.
Подобные генераторы можно использовать при проверке трансформаторов на наличие межвитковых замыканий: никаким иным методом такие дефекты не могут быть выявлены.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.
Генератор импульсов сделать самому своими руками. Генератор высоковольтных импульсов
Генераторы импульсов — это устройства, которые способны создавать волны определенной формы. Тактовая частота в данном случае зависит от многих факторов. Основным предназначением генераторов принято считать синхронизацию процессов у электроприборов. Таким образом, у пользователя есть возможность настраивать различную цифровую технику.
Как пример можно привести часы, а также таймеры. Основным элементом устройств данного типа принято считать адаптер. Дополнительно в генераторы устанавливаются конденсаторы и резисторы вместе с диодами. К основным параметрам устройств можно отнести показатель возбуждения колебаний и отрицательного сопротивления.
Генераторы с инверторами
Сделать генератор импульсов своими руками с инверторами можно и в домашних условиях. Для этого адаптер потребуется бесконденсаторного типа. Резисторы лучше всего использовать именно полевые. Параметр передачи импульса у них находится на довольно высоком уровне.
Конденсаторы к устройству необходимо подбирать исходя из мощности адаптера. Если его выходное напряжение составляет 2 В, то минимальная емкость конденсатора должна находиться на уровне 4 пФ. Дополнительно важно следить за параметром отрицательного сопротивления. В среднем он обязан колебаться в районе 8 Ом.
Модель прямоугольных импульсов с регулятором
На сегодняшний день генератор прямоугольных импульсов с регуляторами является довольно распространенным. Для того чтобы у пользователя была возможность настраивать предельную частоту устройства, необходимо использовать модулятор. На рынке производителями они представлены поворотного и кнопочного типа. В данном случае лучше всего остановиться на первом варианте. Все это позволит более тонко проводить настройку и не бояться за сбой в системе.
Устанавливается модулятор в генератор прямоугольных импульсов непосредственно на адаптер. При этом пайку необходимо производить очень аккуратно. В первую очередь следует хорошо прочистить все контакты.
Если рассматривать бесконденсаторные адаптеры, то у них выходы находятся с верхней стороны. Дополнительно существуют аналоговые адаптеры, которые часто выпускаются с защитной крышкой. В этой ситуации ее необходимо удалить.
Для того чтобы у устройства была высокая пропускная способность, необходимо резисторы устанавливать попарно. Параметр возбуждения колебаний в данном случае обязан находиться на уровне 4 мс. Как основную проблему генератор прямоугольных импульсов (схема показана ниже) имеет резкое повышение рабочей температуры. В данном случае следует проверить отрицательное сопротивление бесконденсаторного адаптера.
Генератор перекрывающих импульсов
Чтобы сделать генератор импульсов своими руками, адаптер лучше всего использовать аналогового вида. Регуляторы в данном случае применять не обязательно. Связано это с тем, что уровень отрицательного сопротивления может превысить 5 Ом. В результате на резисторы оказывается довольно большая нагрузка. Конденсаторы к устройству подбираются с емкостью не менее 4 Ом.
В свою очередь адаптер к ним подсоединяется только выходными контактами. Как основную проблему генератор импульсов имеет асимметричность колебаний, которая возникает вследствие перегрузки резисторов.
Устройство с симметричными импульсами
Сделать простой генератор импульсов такого типа можно только с использованием инверторов. Адаптер в такой ситуации лучше всего подбирать аналогового типа. Стоит он на рынке намного меньше, чем бесконденсаторная модификация. Дополнительно важно обращать внимание на тип резисторов. Многие специалисты для генератора советуют подбирать кварцевые модели. Однако пропускная способность у них довольно низкая. В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера.
Учитывая все вышесказанное, целесообразнее использовать полевые резисторы. Пропускная способность в данном случае будет зависеть от их расположения на плате. Если выбирать вариант, когда они устанавливаются перед адаптером, в этом случае показатель возбуждения колебаний может дойти до 5 мс.
В противной ситуации на хорошие результаты можно не рассчитывать. Проверить генератор импульсов на работоспособность можно просто подсоединив блок питания на 20 В. В результате уровень отрицательного сопротивления обязан находиться в районе 3 Ом.
Чтобы риск перегрева был минимальным, дополнительно важно использовать только емкостные конденсаторы. Регулятор в такое устройство устанавливать можно. Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2. По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным.
Генератор с триггером
Триггером называют устройство, которое отвечает за передачу сигнала. На сегодняшний день они продаются однонаправленные или двухнаправленные. Для генератора подходит только первый вариант. Устанавливается вышеуказанный элемент возле адаптера. При этом пайку необходимо проделывать только после тщательной зачистки всех контактов.
Непосредственно адаптер можно выбрать даже аналогового типа.
Нагрузка в данном случае будет небольшой, а уровень отрицательного сопротивления при удачной сборке не превысит 5 Ом. Параметр возбуждения колебаний с триггером в среднем составляет 5 мс. Основную проблему генератор импульсов имеет такую: повышенная чувствительность. В результате с блоком питания выше 20 В указанные устройства работать не способны.
Обратим внимание на микросхемы. Генераторы импульсов указанного типа подразумевают использование мощного индуктора. Дополнительно следует подбирать только аналоговый адаптер. В данном случае необходимо добиться высокой пропускной способности системы. Для этого конденсаторы применяются только емкостного типа. Как минимум отрицательное сопротивление они должны быть способны выдерживать на уровне 5 Ом.
Резисторы для устройства подходят самые разнообразные. Если выбирать их закрытого типа, то необходимо предусмотреть для них раздельный контакт. Если все же остановиться на полевых резисторах, то изменение фазы в данном случае будет происходить довольно долго.
Тиристоры для таких устройств практически бесполезны.
Модели с кварцевой стабилизацией
Схема генератора импульсов данного типа предусматривает использование только бесконденсаторного адаптера. Все это необходимо для того, чтобы показатель возбуждения колебаний был как минимум на уровне 4 мс. Все это позволит также сократить термальные потери. Конденсаторы для устройства подбираются исходя из уровня отрицательного сопротивления. Дополнительно необходимо учитывать тип блока питания. Если рассматривать импульсные модели, то у них уровень выходного тока в среднем находится на отметке 30 В. Все это в конечном счете может привести к перегреву конденсаторов.
Чтобы избежать таких проблем, многие специалисты советуют устанавливать стабилитроны. Припаиваются они непосредственно на адаптер. Для этого необходимо прочистить все контакты и проверить напряжение катода. Вспомогательные адаптеры для таких генераторов также используются. В этой ситуации они играют роль коммутируемого трансивера.
В результате параметр возбуждения колебаний повышается до 6 мс.
Генераторы с конденсаторами РР2
Складывается генератор высоковольтных импульсов с конденсаторами данного типа довольно просто. На рынке найти элементы для таких устройств не составляет никаких проблем. Однако важно подобрать качественную микросхему. Многие с этой целью приобретают многоканальные модификации. Однако стоят они в магазине довольно дорого по сравнению с обычными типами.
Транзисторы для генераторов подходят больше всего однопереходные. В данном случае параметр отрицательного сопротивления не должен превышать 7 Ом. В такой ситуации можно надеяться на стабильность работы системы. Чтобы повысить чувствительность устройства, многие советуют применять стабилитроны. При этом триггеры используются крайне редко. Связано это с тем, что пропускная способность модели значительно снижается. Основной проблемой конденсаторов принято считать усиление предельной частоты.
В результате смена фазы происходит с большим отрывом.
Чтобы наладить процесс должным образом, необходимо вначале работы настроить адаптер. Если уровень отрицательного сопротивления находится на отметке 5 Ом, то предельная частота устройства должна составлять примерно 40 Гц. В результате нагрузка с резисторов снимается.
Модели с конденсаторами РР5
Генератор высоковольтных импульсов с указанными конденсаторами можно встретить довольно часто. При этом использоваться он способен даже с блоками питания на 15 В. Пропускная способность его зависит от типа адаптера. В данном случае важно определиться с резисторами. Если подбирать полевые модели, то адаптер целесообразнее устанавливать именно бесконденсаторного типа. В том случае параметр отрицательного сопротивления будет находиться в районе 3 Ом.
Стабилитроны в данном случае используются довольно часто. Связано это с резким понижением уровня предельной частоты. Для того чтобы ее выровнять, стабилитроны подходят идеально. Устанавливаются они, как правило, возле выходного порта.
В свою очередь, резисторы лучше всего припаивать возле адаптера. Показатель колебательного возбуждения зависит от емкости конденсаторов. Рассматривая модели на 3 пФ, отметим, что вышеуказанный параметр никогда не превысит 6 мс.
Основные проблемы генератора
Основной проблемой устройств с конденсаторами РР5 принято считать повышенную чувствительность. При этом термальные показатели также находятся на невысоком уровне. За счет этого часто возникает потребность в использовании триггера. Однако в данном случае необходимо все же замерить показатель выходного напряжения. Если он при блоке в 20 В превышает 15 В, то триггер способен значительно улучшить работу системы.
Устройства на регуляторах МКМ25
Схема генератора импульсов с данным регулятором включает в себя резисторы только закрытого типа. При этом микросхемы можно использовать даже серии ППР1. В данном случае конденсаторов требуется только два. Уровень отрицательного сопротивления напрямую зависит от проводимости элементов.
Если емкость конденсаторов составляет менее 4 пФ, то отрицательное сопротивление может повыситься даже до 5 Ом.
Чтобы решить данную проблему, необходимо использовать стабилитроны. Регулятор в данном случае устанавливается на генератор импульсов возле аналогового адаптера. Выходные контакты при этом необходимо тщательно зачистить. Также следует проверить пороговое напряжение самого катода. Если оно превышает 5 В, то подсоединять регулируемый генератор импульсов можно на два контакта.
Поделиться ссылкой: |
|
Существует довольно много схем генераторов импульсов. Рассмотрим работу схемы более подробно. Сама схема генератора организована в соответствии со стандартом по даташиту. Резистором R2 регулируется частота импульсов, а с помощью R3 ширина. При этом диапазон регулировки периода длительности лежит в пределах 10-100 микросекунд, а период следования в пределах 50-100 микросекунд. Электролитический конденсатор C3 сглаживает пульсации от источника питания, если же для питания используется аккумулятор или батарейки, то необходимость в нем отпадает и его можно не устанавливать. После сборки ни требуется, ни какой наладки, и в случае безошибочной сборки схемы она начинает работать сразу, как только будет подано питание. Питание генератора то же можно установить в довольно широких пределах без стабилизатора. Оно составляет от 4,5 вольт до 16. Но есть все-таки один недостаток, при изменении напряжения питания немного изменяется частота, если это критично для применяемой схемы, то следует поставить стабилизатор. Для осуществления более точной и плавной регулировки выходных параметров резисторы R2 и R3 следует использовать многооборотные с линейной характеристикой. Максимальный выходной ток таймера составляет 250 миллиампер. Если этого недостаточно, то для умощнения выхода целесообразно установить мощный полевой транзистор рассчитанный на необходимый ток. Они характеризуются малым проходным сопротивление в открытом состоянии, порядка нескольких млОм. Что позволяет при малых размерах коммутировать мощную нагрузку до сотен ампер. И кроме того требуется малое управляющее напряжение. В случае если нагрузка будет индуктивной, например коллекторный двигатель, на выходе нужно установить быстродействующий диод Шоттки в обратной полярности рассчитанный на выходной ток.
Анекдот: Вовочка подходит к бабушке и говорит: |
Многие радиолюбители их переделывают с целью улучшения характеристик. Для тех, кому нужна простая, но функциональная схема генератора прямоугольных импульсов с регулировкой частоты и скважности в довольно широких пределах схема представлена ниже. Кроме того эту схему можно использовать как ШИМ для регулировки мощности нагрузки или регулятор оборотов двигателя, увеличив мощность выходного каскада. У меня такая схема применяется для регулировки оборотов лодочного электромотора, который потребляет 30 ампер.
Кроме того эти параметры можно изменять с помощью задающего конденсатора C1.
png»>
Простой генератор прямоугольных импульсов на Arduino: схема и программа
#include <TimerOne.h>
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);// RS,E,D4,D5,D6,D7 (контакты, к которым подключен ЖК дисплей)
unsigned long t=1000,f,k=512;// по умолчанию период равен 1000 μs (1000 Hz), меандр, длительность импульса равна скважности k = 512 (50%)
byte k1,kn,kn1,kn2;
int drive,drive0;
void setup()
{
lcd.begin(16, 2);// LCD 16X2
pinMode(9, OUTPUT);
pinMode(6,INPUT);// button at input 6
pinMode(7,INPUT);// button at input 7
pinMode(13,INPUT);// button at input 13
}
void loop()
{
Timer1.initialize(t); // period
Timer1.pwm(9, k); // k — fill factor 0-1023 (скважность, коэффициент заполнения)
kn=digitalRead(6);// button input 6 (- pulse period) (уменьшить период)
kn1=digitalRead(7);// button input 7 (+ pulse period) (увеличить период)
kn2=digitalRead(13);// button input 13 (+ circle fill factor) (изменять скважность, по кругу)
if(kn==HIGH){ // уменьшаем период
drive++;
if(drive<30){
t=t-1;
}
// если кнопку удерживать в течение длительного времени, то к коррекции периода импульса будет применяться коэффициент x10 x100 x1000
else if(drive>30 && drive<60 ){
t=t-10;
}
else if(drive>=60 && drive<100){
t=t-100;
}
else if(drive>=100){
t=t-1000;
}
}
else{
drive=0;
}
if(kn1==HIGH){// увеличиваем период
drive0++;
if(drive0<30){
t=t+1;
// если кнопку удерживать в течение длительного времени, то к коррекции периода импульса будет применяться коэффициент x10 x100 x1000
}
else if(drive0>30 && drive0<60 ){
t=t+10;
}
else if(drive0>=60 && drive0<100){
t=t+100;
}
else if(drive0>=100){
t=t+1000;
}
}
else{
drive0=0;
}
if(t==0 || t>300000){ //ограничиваем минимальную длительность импульса, если 0 μs или больше чем 300 ms (3.
33 Hz), то период делаем равным 1 μs
t=1;
}
if(t>200000 && t<300000){ // ограничиваем максимальную длительность импульса, если больше чем 200 ms, но меньше чем 300 ms (3.33 Hz), то период делаем равным 200 ms (5 Hz)
t=200000;
}
f=1000000/t; // рассчитываем частоту
k1=k*100/1024; // рассчитываем скважность
if(kn2==HIGH){// кнопка для регулировки скважности (по кругу от 50 до 100%, затем от 0 до 100%)
k=k+16;// шаг для настройки скважности 16, до 1024 (вы можете сделать шаг 8 для более гладкой настройки)
}
if(k==1024){
k=0;
}
// отображение информации на ЖК дисплее
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(«T=»);
lcd.print(t);
lcd.print(» us»);
lcd.setCursor(12,0);
lcd.print(k1);
lcd.print(» %»);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(«F=»);
lcd.print(f);
lcd.print(» Hz»);
delay(300);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(» «);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(» «);
}
Генератор импульсов с регулировкой частоты и скважности
Принципиальная электрическая схема генератора прямоугольных импульсов показана на рисунке. Используя ШИМ-регулятор KA7500В (TL494 немного хуже, так как нет 100% регулировки ШИМ), можно изготовить неплохой генератор прямоугольных импульсов (20 Гц. 200 кГц) с регулировкой скважности 0. 100%. При этом можно использовать две независимых схемы коммутации с применением схемы с общим эмиттером или общим коллектором (до 250 мА и 32 В), или параллельное включение (до 500 мА). Если вывод 13 переключить с «земляного» на 14-й (стабилизированное 5 В), то выходы будут включаться попеременно.
Согласно документации, КА7500В должна работать при напряжении от 7 до 42 В и токе на каждом выходе до 250 мА. Однако у автора при напряжении выше 35 В микросхемы «стреляли». По току микросхемы на верхних пределах не проверялись из-за боязни сжечь их. Имевшиеся экземпляры микросхем работали и в диапазоне частот от долей герц до 500. 1000 кГц (в верхнем диапазоне ШИМ, естественно, хуже из-за увеличения общей доли времени на переключение компараторов и выходных ключей).
Сопротивление резистора на входе генератора должно быть в пределах от 1 кОм до 100 МОм, но изменение частоты нелинейное. А вот изменение частоты от емкости на входе линейное, по крайней мере, до 10 мкФ большие значения автор не пробовал). Точность установки или больший диапазон (от долей герц до 500. 1000 кГц) можно расширить, применив большее количество диапазонов.
•D1,2,3 – диоды 1N4007. Как достаточно распространенные.
•C1,3,4 – конденсаторы керамические 50В. С4 можно поставить электролитический 2,2мкФх25В. Необходимо соблюсти полярность. Конденсаторы можно ставить и с бОльшим напряжением.
•С2 — конденсатор электролитический. При маленькой его емкости питание микросхемы может быть нестабильным, а отсюда и сбои в работе.
•Постоянные резисторы все 0,25 Вт. R1 не менее 1k. Для остальных можно взять и ближайшее значение. R5 просто 20 Ом, а не кОм.
•R3,4 — переменные резисторы. Желательно с линейной характеристикой. На схеме показаны 16К1-В10К и 16К1-В500К.
С платы резисторы вынес специально, потому что это дает возможность подобрать их в других корпусах, да и расположить в какой-нибудь коробке будет проще.
Если не оказалось с номиналом 10к, то можно ставить 5к или 20к. В первом случае время открытого состояния форсунки уменьшится примерно в два раза и, если его окажется мало для полного открытия форсунки, то надо будет увеличить номинал резистора R1. Во втором случае время открытого состояния форсунки увеличится примерно в два раза, и здесь мы выходим из рабочего диапазона форсунки. Это надо будет помнить и не выводить R3 больше чем наполовину.
Если не оказалось с номиналом 500к, то можно ставить 200к или 1М. В первом случае минимальная частота будет примерно 3 Гц и будет зря повышенный расход промывающей жидкости. Во втором случае на минимальной частоте схема может работать неустойчиво, но это не страшно, потому что достаточно R4 не выводить больше чем наполовину.
•Транзистор IRF3710 или IRF3710Z в корпусе ТО220. N-канал, Uси 100В, Iси max 57A. Можно попробовать и с другим Iси. При сильном нагреве установить радиатор. У транзисторов других производителей назначения выводов могут не совпадать.
•NE555 – микросхема-таймер в корпусе DIP-8. Можно попробовать отечественную КР1006ВИ1.
•Панелька SCS-8 под микросхему.
Для режима «Кавитация» необходимо частоту увеличить до 400Гц. Для этого С4 ставим 0,22 мкФ, а R4 скручиваем по часовой в крайнее положение.
Регулировка скважности – регулировка времени открытого состояния форсунок. При данных значениях R1,R3 и С4 время будет лежать в рабочем диапазоне форсунок и будет примерно 1,5-20 млСек. При изменении скважности частота будет оставаться неизменной.
Регулировка частоты при данных значениях С4,R4,R2,R3 будет примерно 1-50Гц, что соответствует 120-6000 об/мин двигателя. Форсунка срабатывает 1 раз/сек (1Гц), если коленвал вращается со скоростью 2об/сек, что соответствует 120об/мин. При изменении частоты время открытого состояния форсунок будет оставаться неизменным.
Можно сделать и без регулировок, но тогда автолюбитель лишится возможности что-нибудь покрутить и будет ему постоянно казаться, что быстро или медленно. Интересно было наблюдать, как взрослый дядька 1м 90 ростом, сидя на корточках, в одной руке держал переноску и подсвечивал с обратной стороны колбы, а другой постоянно менял регулировки. И так полчаса.
Вариант простейшего генератора (мультивибратора) показан на рис. 1а.
Рис.1. Генератор импульсов на двух инверторах
Схема имеет два динамических состояния. В первом из них, когда на выходе D1.1 состояние лог. «1» (выход D1.2 лог. «0»), конденсатор С1 заряжается. В процессе заряда напряжение на входе инвертора D1.1 возрастает, и при достижении значения Uпор=0,5Uпит происходит скачкообразный переход во второе динамическое состояние, в котором на выходах D1.1 лог. «О», D1.2 — «1». В этом состоянии происходит перезаряд емкости (разряд) током обратного направления. При достижении напряжения на С1 Unop происходит возврат схемы в первое динамическое состояние. Диаграмма напряжений поясняет работу. Резистор R2 является ограничительным, и его сопротивление не должно быть меньше 1 кОм, а чтобы он не влиял на расчетную частоту, номинал резистора R1 выбираем значительно больше R2 (R2
При использовании в схеме (рис. 1б) двух инверторов микросхемы К561ЛН2 (они имеют на входе только один защитный диод) перезаряд конденсатора будет происходить от уровня Uпит+Unop. В результате чего симметричность импульсов нарушается tи=1,1R1C1, to=0,5R1C1, период T=1,6R1C1.
Так как порог переключения логических элементов не соответствует точно половине напряжения питания, чтобы получить симметричность импульсов, в традиционную схему генератора можно добавить цепь из R2 и VD1, рис. 1в. Резистор R2 позволяет подстройкой получить меандр (tи=to) на выходе генератора.
Рис 2. Генератор импульсов с раздельной установкой длительности импульса и паузы между ними.
Схема на рис. 2 дает возможность раздельно регулировать длительность и паузу между импульсами: tи=0,8C1R1, to=0,8C1R2. При номиналах элементов, указанных на схеме, длительность импульсов около 0,1 с, период повторения 1 с.
Рис. 3. Генератор импульсов на трех инверторах.
Более стабильна частота у генераторов, выполненных на трех инверторах (Рис. 3). Процесс перезаряда С1 в сторону уменьшения напряжения на левой обкладке начинается от напряжения Uпит+Unop, в результате чего на это уходит больше времени tи=1,1C1R2. Полный период колебаний составит T=1,8C1R2.
Рис. 4. Генератор импульсов с раздельной регулировкой а) длительности импульсов и паузы между ними б) скважности импульсов
На рис. 4 приведены схемы аналогичных генераторов, которые позволяют раздельно регулировать длительность и паузу между импульсами или при неизменной частоте регулировать скважность импульсов. Мультивибратор на основе триггера Шмидта показан на рис. 5.
Рис. 5. Генератор перекрывающихся импульсов.
Если требуется получить на выходе приведенных выше схем генераторов симметричные импульсы без подстройки, то после схемы необходимо ставить триггер или же воспользоваться схемой на трех инверторах, рис. 6.
Рис. 6. Генератор с симметричными импульсами на выходе.
Элемент D1.1 используется для создания второй цепи отрицательной обратной связи, охватывающей инвертор D1.2 (главную цепь обратной связи для сигнала образует резистор R5) Элемент микросхемы D1.1 работает в режиме с низким коэффициентом усиления при замкнутой обратной связи подобно операционному усилителю работающему в линейной части характеристики В результате этого инвертированное пороговое напряжение инвертора D1 1 может быть просуммировано с напряжением отрицательной обратной связи и подано на вход элемента D1.2. Если соотношение R2/R1 равно отношению R3/R5 может быть получена полная компенсация ошибок обусловленных изменением пороговых напряжении элементов D1.1 и D1.2 При этом предполагается, что все элементы схемы расположены в одном корпусе и их пороговые напряжения фактически равны Частота импульсов такой схемы определяется из соотношения F=1/R5C1 (она будет примерно в два раза выше по сравнению со схемой, показанной на рис. 1).
Рис. 7. Симметричные мультивибраторы а) на RS триггере с двумя конденсаторами,
б) с одним конденсатором, в) с резисторами соединенными с источником питания,
г) на двух RS триггерах
Симметричный мультивибратор можно выполнить на основе RS-триггере, рис 7. Вариант схемы на рис. 7в позволяет резисторы R1 и R2 выбирать более низкоомными, потому что диоды разделяют цепь заряда от выходов триггера. Вторым преимуществом этой схемы является то, что она позволяет легко и независимо регулировать в определенных границах период и скважность генерируемых импульсов. Скважность можно регулировать линейно, если R1 и R2 объединить в один потенциометр, а период — если общий конец R1 и R2 соединить с источником питания через потенциометр. С целью уменьшения количества дискретных элементов предложена схема мультивибратора на двух RS-триггерах, рис. 7г.
Рис. 8. Автогенератор на основе двух логических элементов.
Симметричный мультивибратор можно выполнить на двух ЛЭ, рис. 8 или одновибраторах, рис. 9.
Рис. 9. Автогенератор на двух одновибраторах.
Это также позволяет иметь раздельную регулировку длительности импульсов и интервала между ними.
Рис. 10. Симметричные мультивибраторы.
Простейшие схемы симметричных мультивибраторов приведены на рис. 10. При этом, если R1=R2, R3=R4, С1=С2, полный период определяется из соотношения Т=1,4RC.
Рис. 11. Генератор импульсов с повышенной нагрузочной способностью.
Генератор с малым потреблением энергии можно выполнить на двух ключах микросхемы К561КТЗ, рис. 11. После включения напряжения питания оба ключа разомкнуты. Конденсатор С1 разряжен, поэтому напряжения на нем нет, зарядный ток от источника питания протекает через последовательно включенные резисторы R1 и R2. Так как R1>R2, напряжение на резисторе R2 не достигнет порога срабатывания ключа D1.2, а в дальнейшем, по мере уменьшения зарядного тока, это напряжение стремится к 0. В то же время по мере накопления заряда на конденсаторе напряжение на выводе D1/12 экспоненциально возрастает. Когда оно достигнет порога срабатывания ключа D1.1, соединится цепь между выводами 11 и 10, что приведет к срабатыванию ключа D1.2. Сразу после замыкания обоих ключей нижняя обкладка конденсатора С1 подключается к шине «+» питания. Заряд, накопленный ранее на конденсаторе, не может измениться мгновенно, поэтому напряжение на D1/12 скачком возрастает до уровня, превышающего Uпит на величину, равную порогу срабатывания ключа D1.1. После этого напряжение на С1 начинает уменьшаться с постоянной времени, равной C1R1R3/(R1+R3), и стремится достичь уровня, задаваемого делителем напряжения на резисторах R1, R3. В процессе перезаряда конденсатора напряжение на С1 уменьшится до порога размыкания ключа D1.1. В результате развивается лавинообразный процесс размыкания обоих ключей. Для защиты ключа D1.2 от отрицательного выброса напряжения в схему вводится диод. После размыкания ключей конденсатор начинает заряжаться через последовательно включенные резисторы R1 и R2 — описанные выше процессы повторяются.
При заданной емкости конденсатора длительность паузы t2 между импульсами регулируется резистором R1, однако изменение длительности паузы подбором резистора R1 приводит и к изменению длительности импульса t1. Поэтому, чтобы установить нужную длительность импульса, не меняя паузу, необходимо воспользоваться резистором R3. Регулирование параметров импульсов осуществляется в широких пределах, при этом отношение t1/t2 может быть как меньше, так и больше 1.
Относительно всех автогенераторов на МОП микросхемах можно отметить, что если схема мультивибратора не симметрична, то возрастает ее чувствительность к изменению питающего напряжения (для микросхем 561-ой серии период может меняться на 35% при изменении Uпит от 3 до 15 В), поэтому расчетные соотношения справедливы для максимального напряжения питания.
Рис. 12. Простейшие схемы мультивибраторов с кварцевой стабилизацией частоты.
Рис. 13. Схемы обеспечивающие повышенную стабильность частоты при изменении окружающей температуры в широком диапазоне
При стабилизированном питании, изменение длительности импульсов мультивибраторов и частоты в генераторах на RC-цепях обычно не лучше 1% на 15°С (в случае применения термостабильных конденсаторов). Большую стабильность частоты можно получить, используя кварцевую стабилизацию. На рис. 12 и 13 приведены типовые схемы построения таких генераторов. Для небольшой подстройки частоты иногда последовательно с кварцевым резонатором устанавливают конденсатор 10. 100 пФ. Частота импульсов и их стабильность в этом случае у генератора задается параметрами кварцевого резонатора.
Мини-лаборатория юного радиолюбителя. Функциональный генератор / Блог им. Ghost_D / RoboCraft. Роботы? Это просто!
Эпиграф.«Когда собаке не фиг делать, она… песенки поет»
Признаться, я очень часто отвлекаюсь на всякие «полезно-бесполезные» поделки (это я про свое хобби: Ардуино, радиоэлектроника), которые не занимают много времени. И те, кто со мной хорошо знаком знают об этой моей особенности. Причем, я как быстро «вспыхиваю», так же быстро могу потерять всяческий интерес к тому или иному проекту. Копошась в интернете могу назаказывать в Китае кучу всяких интересных модулей, а получив их благополучно скинуть в коробку, зачастую даже и не распечатав пакетик 🙂 Потому что меня уже заинтересовало что-то другое. Я знаю, что это не хорошо, но ничего поделать не могу.
Как-то просматривая китайские электронные конструкторы на моей любимой (как иногда пишут: ЛЕГЕНДАРНОЙ) микросхеме NE555 выделил для себя два интересных набора для самостоятельной сборки:
Слева — генератор прямоугольных импульсов, с возможностью установки частоты и справа — функциональный генератор сигналов на выбор: меандр, синус, пила. Но… только на частоте 1 kHz.
Что же это такое — «Функциональный генератор«? Это устройство, которое имеет возможность формирования сигналов различных форм (как правило, более 3-х наиболее типичных сигналов: синус, прямоугольник, треугольник/пила). Такой прибор просто необходим в практике радиолюбителя для настройки различных радиолюбительских схем – усилителей, цифровых устройств, фильтров и так далее.
Как говориться: «глазки заблестели, ручки затряслись», ХОЧУ. Точнее, ХОЧУ СДЕЛАТЬ. Но непросто сделать/скопировать, а объединить два этих набора в одной поделке.
Изучив внимательно китайскую схему можно отметить, что неспроста китайцы клепают генератор только на одну частоту (1 kHz) — фильтры рассчитаны именно для этой частоты. Так что «ХАЛЯВЫ ТУТ НЕТ»: только МЕАНДР будет на всех частотах. Остальные сигналы (синус, треугольник и интегратор) — только при установке частоты 1 kHz. Меня вполне такой расклад устраивает. Далее несколько часов напряженной работы и «усовершенствованная» схема:
Как вы смели заметить, добавлен блок переключения частот и подстроечный резистор (100 kOm) для точной подстройки частоты. Следом печатная плата (не без гордости отмечаю, что ее размер буквально на 10 мм больше, чем у китайского варианта). Есть пару «плюшек»: все детали — выводные (значит, легко паять новичкам), два варианта подключения питания, два варианта подключения выходного сигнала.
Ну и далее, как обычно «Лутим-травим-паяем…». Не буду на этом заострять внимание. Вот как выглядит готовое устройство:
Заработало сразу, да и чему тут не заработать?!?!
Просто приведу результаты контрольных проверок:
Синус. Похож, очень даже.
Пила. Ну это… не идеально, но сойдет.
Треугольник. Нормально.
А вот форма меандра вызывает небольшое недоумение: горизонтальные линии слегка «не параллельны». Однако для большинства цифровых схем — вполне сойдет. Тем более, что мне не довелось увидеть как работает «китайский оригинал» 🙂
Всем заинтересовавшимся ссылка на материалы для повторения ТУТ.
Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой частотой. Регулируемый генератор прямоугольных импульсов. Изображение на электрических схемах
Микросхема интегрального таймера 555 была разработана 44 года назад, в 1971 году и до сих пор популярна. Пожалуй, ещё ни одна микросхема так долго не служила людям. Чего только на ней не собирали, даже поговаривают, что номер 555 — это число вариантов её применения:) Одно из классических применений 555 таймера — регулируемый генератор прямоугольных импульсов.
В этом обзоре будет описание генератора, конкретное применение будет в следующий раз.
Плату прислали запечатанной в антистатический пакетик, но микросхема очень дубовая и статикой её так просто не убить.
Схема генератора стандартная для получения скважности импульсов ≤2
Красный светодиод подключен на выход генератора и при малой выходной частоте — мигает.
По китайской традиции, производитель забыл поставить ограничивающий резистор последовательно с верхним подстроечником. По спецификации, он должен быть не менее 1кОм, чтобы не перегружать внутренний ключ микросхемы, однако, реально схема работает и при меньшем сопротивлении — вплоть до 200 Ом, при котором происходит срыв генерации. Добавить ограничивающий резистор на плату затруднительно из-за особенности разводки печатной платы.
Диапазон рабочих частот выбирается установленной перемычной в одной из четырёх позиций
Частоты продавец указал неверно.
Реально измеренные частоты генератора при питающем напряжении 12В
1 — от 0,5Гц до 50Гц
2 — от 35Гц до 3,5kГц
3 — от 650Гц до 65кГц
4 — от 50кГц до 600кГц
Нижний резистор (по схеме) задаёт длительность паузы импульса, верхний резистор задаёт период следования импульсов.
Напряжение питания 4,5-16В, максимальная нагрузка на выходе — 200мА
Стабильность выходных импульсов на 2 и 3 диапазонах невысока из-за применения конденсаторов из сегнетоэлектрической керамики типа Y5V — частота сильно уползает не только при изменении температуры, но даже при изменении питающего напряжения (причём в разы). Рисовать графики не стал, просто поверьте на слово.
На остальных диапазонах стабильность импульсов приемлемая.
Вот что он выдаёт на 1 диапазоне
На максимальном сопротивлении подстроечников
В режиме меандр (верхний 300 Ом, нижний на максимуме)
В режиме максимальной частоты (верхний 300 Ом, нижний на минимум)
В режиме минимальной скважности импульсов (верхний подстроечник на максимуме, нижний на минимуме)
Для китайских производителей: добавьте ограничивающий резистор 300-390 Ом, замените керамический конденсатор 6,8мкФ на электролитический 2,2мкФ/50В, и замените конденсатор 0,1мкФ Y5V на более качественный 47нФ X5R (X7R)
Вот готовая доработанная схема
Себе генератор не переделывал, т.к. указанные недостатки для моего применения не критичны.
Вывод: полезность устройства выясняется, когда какая-либо Ваша самоделка потребует подать на неё импульсы:)
Продолжение следует…
Это устройство найдет применение в различных приборах автоматики для периодического прерывания тока в цепях нагрузки или для генерирования импульсов с изменяемыми в широких пределах периодом следования и длительности. Скважность импульсов может достигать нескольких тысяч, период их повторения и длительность — десятков секунд.
При включении источника питания (см. схему) все транзисторы генератора закрыты, начинается зарядка конденсатора С1 через цепь VD1,R3, R H . Когда напряжение на эмиттере транзистора VT1 станет меньше, чем на базе, он откроется. Вслед за ним откроются и транзисторы VT2 и VT3. Теперь конденсатор С1 будет разряжаться через цепь VT2, R4, VT1. После разрядки конденсатора транзисторы снова закроются и процесс повторится.
Кроме указанной, в генератор введена еще одна цепь разрядки этого конденсатора — VT3, R5, VD2. Применение составного транзистора VT2VT3 позволяет увеличить сопротивление резистора R4, уменьшая тем самым влияние цепи VT2, R4, VT1 на длительность разрядки конденсатора С1. При этом генератор по сравнению с исходным получил ряд преимуществ; появилась возможность в широких пределах регулировать длительность импульсов; устранена зависимость длительности импульсов от периода их следования; улучшена форма выходных импульсов; напряжение практически перестало влиять на параметры импульсной последовательности.
Нагрузка R H (лампа накаливания, светодиод, обмотка реле и др.) может быть включена как в минусовой, так и в плюсовой провод питания. Транзистор VT3 выбирают в соответствии с током, потребляемым нагрузкой. К другим элементам генератора особых требований не предъявляется.
При указанных на схеме номиналах времязадающих элементов- С1, R3, R4, R5 — период следования импульсов можно регулировать от 20 до 1500 мс, а их длительность — от 0,5 до 1 2 мс.
А. ДРЫКОВ
Прямоугольные импульсы, имеющие широкий диапазон частот и скважности могут быть получены с помощью операционного усилителя uA741.
Схема такого генератора прямоугольных импульсов приведена ниже.
На схеме конденсатор С1 и R1 образует время задающую цепь. Резисторы R2 и R3 образуют делитель напряжения, который подает фиксированную часть выходного напряжения на не инвертирующий вывод ОУ в качестве опорного напряжения.
Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой частотой. Описание работы
Первоначально напряжение на конденсаторе С1 будет равно нулю, а выход операционного усилителя будет высоким. В результате этого конденсатор C1 начинает заряжаться от положительного напряжения через потенциометр R1.
Когда конденсатор C1 зарядиться до уровня, при котором напряжение на инвертирующем выводе операционного усилителя станет выше напряжения на не инвертирующем, выход операционного усилителя переключиться на отрицательный.
При этом конденсатор быстро разрядиться через R1, а затем начинает заряжаться к отрицательному полюсу. Когда С1 зарядиться от отрицательного напряжения, так что напряжение на инвертирующем выводе будет более отрицательный, чем на не инвертирующем, выход усилителя переключиться на положительный.
Теперь конденсатор быстро разрядиться через R1 и начинает заряжаться от положительного полюса. Этот цикл будет повторяться бесконечно, и его результатом будет непрерывный меандр на выходе амплитудой от + Vcc и до -Vcc.
Период колебания генератора прямоугольных импульсов может быть выражен с помощью следующего уравнения:
Как правило, сопротивление R3 делают равным R2. Тогда уравнение для периода может быть упрощено:
Т = 2.1976R1C1
Частота может быть определена по формуле: F = 1 / T
Теперь немного об операционном усилителе uA741
Операционный усилитель uA741 является очень популярной микросхемой, которая может быть использована во многих схемах.
ОУ LM741 выпускается в 8 контактном пластиковом корпусе DIP, содержащий один усилитель.
Операционный усилитель uA741может применяться в различных электронных схемах, таких как: дифференциатор, интегратор, сумматор, вычитатель, дифференциальный усилитель, предусилитель, генератор частоты и т. д.
Хотя uA741, как правило, работает от двухполярного источника питания, но он так же с успехом может работать и от однополярного.
Назначение выводов uA741 показано на следующем рисунке:
Диапазон напряжения питания uA741 составляет от +/- 5 до +/- 18 вольт.
Номер контакта 1 и 5 предназначены для настройки нулевого смещения. Это может быть сделано путем подключения переменного резистора на 10K к контактам 1 и 2, а движок резистора к контакту 4.
Максимальная мощность рассеивания uA741 составляет 500 мВт.
Генераторы прямоугольных импульсов применяются во многих радиолюбительских устройствах: электронных счетчиках, игровых автоматах, ну и наиболее широкок применяют они получили при настройке цифровой техники. Предлагаем вашему вниманию подборку схем и конструкций генераторов прямоугольных импульсов
Амплитуда генерируемого сигнала в таких генераторах очень стабильна и близка к напряжению питания. Но форма колебаний весьма далека от синусоидальной — сигнал получается импульсным, причем длительность импульсов и пауз между ними легко регулируется. Импульсам легко придать вид меандра, когда длительность импульса равна длительности паузы между ними.
Основной и широко распространенный вид релаксационного генератора — симметричный мультивибратор на двух транзисторах, схема которого показана на рисунке ниже. В нем два стандартных усилительных каскада на транзисторах VT1 и VT2 соединены в последовательную цепочку, то есть выход одного каскада соединен со входом другого через разделительные конденсаторы С1 и С2. Они же определяют и частоту генерируемых колебаний F, точнее, их период Т. Напомню, что период и частота связаны простым соотношением
Если схема симметрична и номиналы деталей в обоих каскадах одинаковы, то и выходное напряжение имеет форму меандра.
Работает генератор так: сразу после включения, пока конденсаторы С1 и С2 не заряжены, транзисторы оказываются в «линейном» усилительном режиме, когда резисторами R1 и R2 задается некоторый малый ток базы, он определяет в Вст раз больший ток коллектора, и напряжение на коллекторах несколько меньше напряжения источника питания за счет падения напряжения на резисторах нагрузки R3 и R4. При этом малейшие изменения коллекторного напряжения (хотя бы из-за тепловых флуктуаций) одного транзистора передаются через конденсаторы С1 и С2 в цепь базы другого.
Предположим, что коллекторное напряжение VT1 чуть-чуть понизилось. Это изменение передается через конденсатор С2 в цепь базы VT2 и немного его запирает. Коллекторное напряжение VT2 возрастает, и это изменение передается конденсатором С1 на базу VT1, он отпирается, его коллекторный ток возрастает, а коллекторное напряжение понижается еще больше. Процесс происходит лавинообразно и очень быстро.
В результате транзистор VT1 оказывается полностью открыт, его коллекторное напряжение будет не более 0,05…0,1 В, a VT2 — полностью заперт, и его коллекторное напряжение равно напряжению питания. Теперь надо ждать, пока перезарядятся конденсаторы С1 и С2 и транзистор VT2 приоткроется током, текущим через резистор смещения R2. Лавинообразный процесс пойдет в обратном направлении и приведет к полному открыванию транзистора VT2 и полному запиранию VT1. Теперь нужно ждать еще полпериода, нужные для перезарядки конденсаторов.
Время перезарядки определяется напряжением питания, током через резисторы Rl, R2 и емкостью конденсаторов Cl, С2. При этом говорят о «постоянной времени» цепочек Rl, С1 и R2, С2, примерно соответствующей периоду колебаний. Действительно, произведение сопротивления в омах на емкость в фарадах дает время в секундах. Для номиналов, указанных на схеме рисунка 1 (360 кОм и 4700 пФ), постоянная времени получается около 1,7 миллисекунды, что говорит о том, что частота мультивибратора будет лежать в звуковом диапазоне порядка сотен герц. Частота повышается при увеличении напряжения питания и уменьшении номиналов Rl, С1 и R2, С2.
Описанный генератор весьма неприхотлив: в нем можно использовать практически любые транзисторы и изменять номиналы элементов в широких пределах. К его выходам можно подключать высокоомные телефоны, чтобы услышать звуковые колебания, или даже громкоговоритель — динамическую головку с понижающим трансформатором, например абонентский трансляционный громкоговоритель. Так можно организовать, например, звуковой генератор для изучения азбуки Морзе. Телеграфный ключ ставят в цепи питания, последовательно с батареей.
Поскольку два противофазных выхода мультивибратора в радиолюбительской практике нужны редко, автор задался целью сконструировать более простой и экономичный генератор, содержащий меньше элементов. То, что получилось, показано на следующем рисунке. Здесь использованы два транзистора с разными типами проводимости — п-р-п и р-n-р. Открываются они одновременно, коллекторный ток первого транзистора служит током базы второго.
Вместе транзисторы образуют также двухкаскадный усилитель, охваченный ПОС через цепочку R2,C1. Когда транзисторы запираются, напряжение на коллекторе VT2 (выход 1 В) падает до нуля, это падение передается через цепочку ПОС на базу VT1 и полностью его запирает. Когда конденсатор С1 зарядится до примерно 0,5 В на левой обкладке, транзистор VT1 приоткроется, через него потечет ток, вызывая еще больший ток транзистора VT2; напряжение на выходе начнет расти. Это возрастание передается на базу VT1, вызывая еще большее его открывание. Происходит вышеописанный лавинообразный процесс, полностью отпирающий оба транзистора. Через некоторое время, нужное для перезарядки С1, транзистор VT1 призакроется, поскольку ток через резистор большого номинала R1 недостаточен для его полного открывания, и лавинообразный процесс разовьется в обратном направлении.
Скважность генерируемых импульсов, то есть соотношение длительностей импульса и паузы, регулируется подбором резисторов R1 и R2, а частота колебаний — подбором емкости С1. Устойчивой генерации при выбранном напряжении питания добиваются подбором резистора R5. Им же в некоторых пределах можно регулировать выходное напряжение. Так, например, при указанных на схеме номиналах и напряжении питания 2,5 В (два дисковых щелочных аккумулятора) частота генерации составила 1 кГц, а выходное напряжение — ровно 1 В. Потребляемый от батареи ток получился около 0,2 мА, что говорит об очень высокой экономичности генератора.
Нагрузка генератора R3, R4 выполнена в виде делителя на 10, чтобы можно было снимать и меньшее напряжение сигнала, в данном случае 0,1 В. Еще меньшее напряжение (регулируемое) снимается с движка переменного резистора R4. Эта регулировка может оказаться полезной, если нужно определить или сравнить чувствительность телефонов, проверить высокочувствительный УНЧ, подав малый сигнал на его вход, и так далее. Если же таких задач не ставится, резистор R4 можно заменить постоянным или сделать еще одно звено делителя (0,01 В), добавив снизу еще резистор номиналом 27 Ом.
Сигнал прямоугольной формы с крутыми фронтами содержит широкий спектр частот — кроме основной частоты F, еще и ее нечетные гармоники 3F, 5F, 7F и так далее, вплоть до радиочастотного диапазона. Поэтому генератором можно проверять не только звуковую аппаратуру, но и радиоприемники. Конечно, амплитуда гармоник убывает с ростом их частоты, но достаточно чувствительный приемник позволяет прослушивать их во всем диапазоне длинных и средних волн.
Представляет собой кольцо из двух инверторов. Функции первого из них выполняет транзистор VT2, на входе которого включен эмиттерный повторитель на транзисторе VT1. Это сделано для повышения входного сопротивления первого инвертора, благодаря чему появляется возможность генерации низких частот при относительно небольшой емкости конденсатора С7. На выходе генератора включен элемент DD1.2, выполняющий роль буферного элемента, улучшающего согласование выхода генератора с испытуемой цепью.
Последовательно с времязадающим конденсатором (нужная величина емкости подбирается переключателем SA1) включен резистор R1, изменением сопротивления которого регулируется выходная частота генератора. Для регулировки скважности выходного сигнала (отношения периода импульса к его длительности) в схему введен резистор R2.
Устройство генерирует импульсы положительной полярности частотой 0,1 Гц…1 МГц и скважностью 2… 500. Частотный диапазон генератора разбит на 7 поддиапазонов: 0,1…1, 1 .10, 10…100, 100…1000 Гц и 1…10, 10…100, 100…1000 кГц, которые устанавливаются переключателем SA1.
В схеме можно использовать кремниевые маломощные транзисторы с коэффициентом усиления не менее 50 (например, КТ312, КТ342 и т. п.), интегральные схемы К155ЛНЗ, К155ЛН5.
Генератор прямоугольных импульсов на микроконтроллере на этой схеме, будет отличным пополнением в вашу домашнюю измерительную лабораторию.
Особенностью этой схемы генератора является фиксированное число частот, а точнее 31. И его можно применять в различных цифровых схемотехнических решениях, где требуется изменять частоты генератора автоматически или с помощью пятью переключателей.
Выбора той или иной частоты осуществляется с помощью посылки пятиразрядного двоичного кода на входе микроконтроллера.
Схема собрана на одном из самом распространенном микроконтроллере Attiny2313. Делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления построен программно, используя частоту кварцевого генератора в роли опорной.
Генераторы импульсов — это устройства, которые способны создавать волны определенной формы. Тактовая частота в данном случае зависит от многих факторов. Основным предназначением генераторов принято считать синхронизацию процессов у электроприборов. Таким образом, у пользователя есть возможность настраивать различную цифровую технику.
Как пример можно привести часы, а также таймеры. Основным элементом устройств данного типа принято считать адаптер. Дополнительно в генераторы устанавливаются конденсаторы и резисторы вместе с диодами. К основным параметрам устройств можно отнести показатель возбуждения колебаний и отрицательного сопротивления.
Генераторы с инверторами
Сделать генератор импульсов своими руками с инверторами можно и в домашних условиях. Для этого адаптер потребуется бесконденсаторного типа. Резисторы лучше всего использовать именно полевые. Параметр передачи импульса у них находится на довольно высоком уровне. Конденсаторы к устройству необходимо подбирать исходя из мощности адаптера. Если его выходное напряжение составляет 2 В, то минимальная должна находиться на уровне 4 пФ. Дополнительно важно следить за параметром отрицательного сопротивления. В среднем он обязан колебаться в районе 8 Ом.
Модель прямоугольных импульсов с регулятором
На сегодняшний день генератор прямоугольных импульсов с регуляторами является довольно распространенным. Для того чтобы у пользователя была возможность настраивать предельную частоту устройства, необходимо использовать модулятор. На рынке производителями они представлены поворотного и кнопочного типа. В данном случае лучше всего остановиться на первом варианте. Все это позволит более тонко проводить настройку и не бояться за сбой в системе.
Устанавливается модулятор в генератор прямоугольных импульсов непосредственно на адаптер. При этом пайку необходимо производить очень аккуратно. В первую очередь следует хорошо прочистить все контакты. Если рассматривать бесконденсаторные адаптеры, то у них выходы находятся с верхней стороны. Дополнительно существуют аналоговые адаптеры, которые часто выпускаются с защитной крышкой. В этой ситуации ее необходимо удалить.
Для того чтобы у устройства была высокая пропускная способность, необходимо резисторы устанавливать попарно. Параметр возбуждения колебаний в данном случае обязан находиться на уровне Как основную проблему генератор прямоугольных импульсов (схема показана ниже) имеет резкое повышение рабочей температуры. В данном случае следует проверить отрицательное сопротивление бесконденсаторного адаптера.
Генератор перекрывающих импульсов
Чтобы сделать генератор импульсов своими руками, адаптер лучше всего использовать аналогового вида. Регуляторы в данном случае применять не обязательно. Связано это с тем, что уровень отрицательного сопротивления может превысить 5 Ом. В результате на резисторы оказывается довольно большая нагрузка. Конденсаторы к устройству подбираются с емкостью не менее 4 Ом. В свою очередь адаптер к ним подсоединяется только выходными контактами. Как основную проблему генератор импульсов имеет асимметричность колебаний, которая возникает вследствие перегрузки резисторов.
Устройство с симметричными импульсами
Сделать простой генератор импульсов такого типа можно только с использованием инверторов. Адаптер в такой ситуации лучше всего подбирать аналогового типа. Стоит он на рынке намного меньше, чем бесконденсаторная модификация. Дополнительно важно обращать внимание на тип резисторов. Многие специалисты для генератора советуют подбирать кварцевые модели. Однако пропускная способность у них довольно низкая. В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера.
Учитывая все вышесказанное, целесообразнее использовать полевые резисторы. в данном случае будет зависеть от их расположения на плате. Если выбирать вариант, когда они устанавливаются перед адаптером, в этом случае показатель возбуждения колебаний может дойти до 5 мс. В противной ситуации на хорошие результаты можно не рассчитывать. Проверить генератор импульсов на работоспособность можно просто подсоединив блок питания на 20 В. В результате уровень отрицательного сопротивления обязан находиться в районе 3 Ом.
Чтобы риск перегрева был минимальным, дополнительно важно использовать только емкостные конденсаторы. Регулятор в такое устройство устанавливать можно. Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2. По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным.
Генератор с триггером
Триггером называют устройство, которое отвечает за передачу сигнала. На сегодняшний день они продаются однонаправленные или двухнаправленные. Для генератора подходит только первый вариант. Устанавливается вышеуказанный элемент возле адаптера. При этом пайку необходимо проделывать только после тщательной зачистки всех контактов.
Непосредственно адаптер можно выбрать даже аналогового типа. Нагрузка в данном случае будет небольшой, а уровень отрицательного сопротивления при удачной сборке не превысит 5 Ом. Параметр возбуждения колебаний с триггером в среднем составляет 5 мс. Основную проблему генератор импульсов имеет такую: повышенная чувствительность. В результате с блоком питания выше 20 В указанные устройства работать не способны.
повышенной нагрузки?
Обратим внимание на микросхемы. Генераторы импульсов указанного типа подразумевают использование мощного индуктора. Дополнительно следует подбирать только аналоговый адаптер. В данном случае необходимо добиться высокой пропускной способности системы. Для этого конденсаторы применяются только емкостного типа. Как минимум отрицательное сопротивление они должны быть способны выдерживать на уровне 5 Ом.
Резисторы для устройства подходят самые разнообразные. Если выбирать их закрытого типа, то необходимо предусмотреть для них раздельный контакт. Если все же остановиться на полевых резисторах, то изменение фазы в данном случае будет происходить довольно долго. Тиристоры для таких устройств практически бесполезны.
Модели с кварцевой стабилизацией
Схема генератора импульсов данного типа предусматривает использование только бесконденсаторного адаптера. Все это необходимо для того, чтобы показатель возбуждения колебаний был как минимум на уровне 4 мс. Все это позволит также сократить термальные потери. Конденсаторы для устройства подбираются исходя из уровня отрицательного сопротивления. Дополнительно необходимо учитывать тип блока питания. Если рассматривать импульсные модели, то у них уровень выходного тока в среднем находится на отметке 30 В. Все это в конечном счете может привести к перегреву конденсаторов.
Чтобы избежать таких проблем, многие специалисты советуют устанавливать стабилитроны. Припаиваются они непосредственно на адаптер. Для этого необходимо прочистить все контакты и проверить напряжение катода. Вспомогательные адаптеры для таких генераторов также используются. В этой ситуации они играют роль коммутируемого трансивера. В результате параметр возбуждения колебаний повышается до 6 мс.
Генераторы с конденсаторами РР2
Складывается генератор высоковольтных импульсов с конденсаторами данного типа довольно просто. На рынке найти элементы для таких устройств не составляет никаких проблем. Однако важно подобрать качественную микросхему. Многие с этой целью приобретают многоканальные модификации. Однако стоят они в магазине довольно дорого по сравнению с обычными типами.
Транзисторы для генераторов подходят больше всего однопереходные. В данном случае параметр отрицательного сопротивления не должен превышать 7 Ом. В такой ситуации можно надеяться на стабильность работы системы. Чтобы повысить чувствительность устройства, многие советуют применять стабилитроны. При этом триггеры используются крайне редко. Связано это с тем, что пропускная способность модели значительно снижается. Основной проблемой конденсаторов принято считать усиление предельной частоты.
В результате смена фазы происходит с большим отрывом. Чтобы наладить процесс должным образом, необходимо вначале работы настроить адаптер. Если уровень отрицательного сопротивления находится на отметке 5 Ом, то предельная частота устройства должна составлять примерно 40 Гц. В результате нагрузка с резисторов снимается.
Модели с конденсаторами РР5
Генератор высоковольтных импульсов с указанными конденсаторами можно встретить довольно часто. При этом использоваться он способен даже с блоками питания на 15 В. Пропускная способность его зависит от типа адаптера. В данном случае важно определиться с резисторами. Если подбирать полевые модели, то адаптер целесообразнее устанавливать именно бесконденсаторного типа. В том случае параметр отрицательного сопротивления будет находиться в районе 3 Ом.
Стабилитроны в данном случае используются довольно часто. Связано это с резким понижением уровня предельной частоты. Для того чтобы ее выровнять, стабилитроны подходят идеально. Устанавливаются они, как правило, возле выходного порта. В свою очередь, резисторы лучше всего припаивать возле адаптера. Показатель колебательного возбуждения зависит от емкости конденсаторов. Рассматривая модели на 3 пФ, отметим, что вышеуказанный параметр никогда не превысит 6 мс.
Основные проблемы генератора
Основной проблемой устройств с конденсаторами РР5 принято считать повышенную чувствительность. При этом термальные показатели также находятся на невысоком уровне. За счет этого часто возникает потребность в использовании триггера. Однако в данном случае необходимо все же замерить показатель выходного напряжения. Если он при блоке в 20 В превышает 15 В, то триггер способен значительно улучшить работу системы.
Устройства на регуляторах МКМ25
Схема генератора импульсов с данным регулятором включает в себя резисторы только закрытого типа. При этом микросхемы можно использовать даже серии ППР1. В данном случае конденсаторов требуется только два. Уровень отрицательного сопротивления напрямую зависит от проводимости элементов. Если емкость конденсаторов составляет менее 4 пФ, то отрицательное сопротивление может повыситься даже до 5 Ом.
Чтобы решить данную проблему, необходимо использовать стабилитроны. Регулятор в данном случае устанавливается на генератор импульсов возле аналогового адаптера. Выходные контакты при этом необходимо тщательно зачистить. Также следует проверить пороговое напряжение самого катода. Если оно превышает 5 В, то подсоединять регулируемый генератор импульсов можно на два контакта.
Сделай сам самодельный генератор сигналов с широтно-импульсной модуляцией
Эта схема очень проста и имеет фантастический диапазон потенциальных применений. Два потенциометра (переменные резисторы) позволяют независимо изменять частоту и ширину импульса, не влияя друг на друга, как в сверхпростом генераторе сигналов.
С помощью поворотного переключателя можно регулировать значение конденсатора синхронизации (C1). Это позволяет регулировать частоту во всем диапазоне, который может поддерживать таймер 555.
Отдельная микросхема (LM393) используется для управления шириной импульса, чтобы она не влияла на частоту. LM393 — это «маломощный двойной компаратор с низким напряжением смещения». Потенциал (VR2) используется как часть делителя напряжения, так что напряжение на инвертирующем входе компаратора может плавно изменяться. Это напряжение определяет ширину импульса конечного выходного сигнала.
Нравится эта схема? Ознакомьтесь с нашим ассортиментом схем с широтно-импульсной модуляцией.
| IC1 | LM555 |
| IC2 | LM393 |
| R1 | 10к |
| R2 | 10к |
| R3 | 2.2к |
| R4 | 10к |
| VR1 | 1M |
| VR2 | 10к |
| C1 | 47 нФ |
| C2 | 4,7 нФ |
| C3 | 470пФ |
| C4 | 47 пФ |
| SW1 | 4-х полюсный поворотный |
Поскольку ширина импульса зависит от входного напряжения на этом входе, можно использовать схему в сочетании с множеством роботизированных интерфейсных плат.Этот сигнал может использоваться для управления H-мостом или силовым транзистором, который идеально подходит для изменения скорости двигателя постоянного тока. У нас есть несколько схем, основанных на этой идее, на странице Cyber Circuits. У нас также есть простая DIY-версия этого устройства здесь
Возможные варианты использования могут включать:
Контроль скорости двигателя постоянного тока
Повышение или регулируемое затемнение светодиодов и лампочек
Драйвер трансформатора или катушки зажигания
Самодельный генератор импульсов мощности DIY
Многоцелевой генератор импульсов мощности, способный управлять катушками Тесла и другими катушками большой мощности.Это устройство основано на проекте Homemade Tesla Coil и использует улучшенную версию схемы драйвера катушки зажигания для генерации высокого напряжения.
Это устройство может генерировать сильноточные импульсы переменной частоты и ширины. В этом устройстве в качестве основного источника сигнала используется генератор прямоугольной волны, показанный в разделе «DIY-устройства», но к нему также можно подключить любой другой источник сигнала. Входной сигнал усиливается с помощью массива из девяти силовых транзисторов 2N3055 (T2), которые способны переключать огромные количества мощности.
| ВНИМАНИЕ: В этом проекте используется высокое напряжение! |
Переключатель позволяет подавать питание на внешние катушки для низковольтных приложений, или внутренние катушки зажигания могут получать питание для зарядки большого высоковольтного конденсатора импульсного разряда.
Цепь низкого напряжения в этом устройстве аналогична драйверу самодельной катушки Тесла, но с некоторыми важными отличиями. Сильные импульсы тока от свинцово-кислотных аккумуляторов делают генератор сигналов нестабильным в оригинальной конструкции.В новой версии используется полностью независимый источник сигнала с собственной батареей, чтобы минимизировать помехи. Также имеется дополнительная буферная схема для защиты транзисторов 2N3055 от скачков напряжения, вызванных индуктивной отдачей от катушек автоматического зажигания.
Вся силовая электроника размещена в алюминиевом корпусе с панельными индикаторами, портами ввода-вывода и переключателями. Схема генератора сигналов размещена в независимом блоке с собственной батареей 9 В. Он может быть подключен к основному блоку через экранированный кабель, что позволяет управлять им с безопасного расстояния.
Высокое напряжение на выходе катушек зажигания выпрямляется с помощью некоторых больших высоковольтных диодов (D2), разработанных для рентгеновских аппаратов. Выпрямленный выход подключен к большому конденсатору (C1) для сглаживания выхода постоянного тока. Из сглаживающего конденсатора в цепь зарядки были добавлены катушка индуктивности (L1) и дополнительный диод «de-Q-ing» (D3), чтобы блокировать сигнал переменного тока от первичной катушки TC от попадания на сглаживающий конденсатор. Они также помогают защитить выпрямитель от коротких замыканий, дуговых токов и возможных обратных ЭДС или переходных процессов.
| SW1 | Селекторный переключатель низкого напряжения |
| SW2 | Lz |
| TR1 | Четыре параллельные катушки зажигания |
| RC1 | Пиковый фильтр |
| Т1 | BFY 51 Транзистор (предусилитель) |
| T2 | 2n3055 (девять параллельно) |
| D1 | Диод большой мощности |
| D2 | Выпрямитель высокого напряжения |
| D3 | Диод de-Q-ing |
| C1 | Высоковольтный сглаживающий конденсатор |
| C2 | Конденсатор бака импульсного разряда |
| L1 | Самодельный индуктор |
| SG1 | Регулируемый искровой разрядник |
| Используемые здесь разъемы стандартного бананового типа.Они не предназначены для использования под высоким напряжением и поэтому будут пропускать небольшую энергию из-за ионизации воздуха поблизости. |
Основная высоковольтная передняя панель на коробке имеет гнезда для выхода постоянного тока высокого напряжения, внутренний конденсатор импульсного разряда высокого напряжения и внутренний искровой разрядник. Это позволяет конфигурировать цепи высокого напряжения различными способами без необходимости повторного подключения каких-либо внутренних компонентов.
На изображении справа показано, как панель подключена к катушке Тесла.Искровой разрядник можно отрегулировать с помощью ручки на боковой стороне корпуса. В зависимости от резонансной частоты приводимого в действие ТС может потребоваться регулировка емкости. Это можно просто сделать, добавив несколько конденсаторов параллельно или используя отдельный.
На этом изображении показаны соединенные между собой выходы катушек зажигания. Катушки зажигания подключены параллельно, чтобы обеспечить более высокий выходной ток.
Все высоковольтные кабели внутри коробки помещены внутри гибких пластиковых трубок для дополнительной изоляции.Здесь вы можете видеть, что низковольтные соединения катушек зажигания также закрыты трубками для дополнительной защиты.
Корпус заземляется путем подключения толстого провода к длинному металлическому штырю, вбитому в землю. Все заземляющие соединения для внутренних цепей также подключены к корпусу.
Подключение корпуса к заземляющему штырю необходимо при использовании устройства для управления катушками Тесла. Это связано с тем, что катушка Тесла (TC) будет генерировать радиочастотные (RF) токи, которые в противном случае присутствовали бы во всей цепи.Без хорошего радиочастотного заземления вы, вероятно, получите небольшие удары от органов управления при работе с катушкой Тесла.
Внутренний регулируемый искровой разрядник
Этот новый искровой разрядник изготовлен с использованием трех сферических электродов в диэлектрическом корпусе с высоким K. Двойной кожух искрового промежутка снижает общий шум и позволяет легировать воздушный поток другими газами. Анод и катод расположены дальше, чем могло бы произойти скачкообразное напряжение, и третья сфера может перемещаться в зазор и выходить из него через длинный промежуток. стержень из стекловолокна.Это позволяет плавно регулировать искровой промежуток в любом месте между коротким и разомкнутым контуром, пока он активен.
Для улучшения прохождения воздуха через искровой промежуток установлена пара бесщеточных вентиляторов на 12 В постоянного тока. Это не улучшает закалку, но снижает коррозию электрода из-за накопления озона в корпусе искрового разрядника. К разъемам вентиляторов добавлен дополнительный фильтрующий конденсатор, так как этот тип чувствителен к скачкам напряжения
Элементы управления
Схема управления, используемая для генерации управляющего сигнала, сделана с использованием схемы на основе 555.Эту схему можно найти на странице DIY Devices, она называется «Генератор сигналов с контролем ширины импульса». Эта схема размещена в небольшой переносной коробке с батареей 9 В. Его можно подключить к генератору импульсов мощности с помощью штекера на конце кабеля от устройства. Вы можете купить расширенную версию этого источника сигнала здесь.
Различные катушки зажигания или трансформаторы будут иметь разные резонансные частоты. Использование этой схемы позволяет настраивать катушки зажигания и управлять ими на их резонансной частоте.
Внешние трансформаторы, катушки или соленоиды также могут работать с любой желаемой частотой в пределах диапазона таймера 555. Возможности широтно-импульсной модуляции схемы управления используются для управления уровнем мощности трансформаторов и других катушек. Эта функция также позволяет запитать большие или малые двигатели постоянного тока с переменной скоростью от 0% до 100%. Их также можно настроить на их резонансную частоту.
Это устройство подходит для множества экспериментов и отлично подходит для любого исследователя, экспериментирующего с импульсной мощностью или резонансными приложениями.Вы можете увидеть эксперименты, которые мы проводили с катушками Тесла с использованием этого устройства, на странице экспериментов с катушками Тесла.
DIY Kit независимый регулируемый автоматический переключатель синхронизации генератор импульсов DIY модуль
Описание:
Эта схема может использоваться как автоматический таймер, а время переключения может регулироваться независимо. JP1 может выводить сигналы переключения, управляемые реле, а JP2 может выводить прямоугольные импульсы.
Основные компоненты Введение:
Его основная схема — NE555.Ключевым компонентом является регулируемое сопротивление высококачественной стеклянной глазури 2 МОм, которое можно легко отрегулировать для длительной задержки. Его выход управляется реле 5 В, а в световом индикаторе используется двухцветный светодиод 5 мм, который выполняет двойные функции. индикации мощности и инструкции по работе.
Характеристики печатной платы:
Высококачественная печатная плата 1,5 мм имеет полную технологическую обработку, сварочный диск увеличен, проволока более толстая, расположение элементов красивое.Он специально разработан для практических занятий, его легко выдерживать многократное и многократное расплавление, что может повысить эффективность использования и снизить затраты.
Принцип работы:
Схема может выводить сигнал автоматического таймера и прямоугольный импульсный сигнал. Время включения и выключения регулируется независимо. Это основная схема базовой схемы U1 во время NE555. Это типичный бистабильный режим работы. Его временная емкость составляет c1-4 параллельно.Вы можете легко выбрать подходящую установку конденсатора. В комплекте четыре конденсатора, и вы можете установить один из них на практике. С керамическим конденсатором 10-100 пФ подходит для генерации высокочастотного сигнала, а хорошая стабильность танталового электролитического конденсатора подходит для сигналов переключения, генерирующих стабильную точность, электролитический конденсатор большой емкости 470 мкФ подходит для сигнала с длительной задержкой времени. Емкость зарядного резистора заставляет R1, RP1 и емкость вместе определять продолжительность отключения.RP2 — это сопротивление разряда, которое определяет время запуска и может регулироваться независимо. Время можно оценить по формуле T = 0,7 RC, но фактическое использование не полностью согласуется с такими факторами, как утечка конденсатора, падение давления на диоде и погрешность компонентов.
Выходной сигнал NE555 является прямым выходом прямоугольного импульса через JP2, который управляется управляющим реле VT1. Сигнал переключения выводится из JP1, и выбор нормально открытой точки может быть определен в соответствии с потребностями.Вы можете напрямую управлять любым устройством в пределах 220 В / 3 А и реализовать автоматический таймер (например, термостат холодильника). Напряжение катушки реле по умолчанию составляет 5 В, и можно получить измеренное значение 4-12 В. Если вы много часов работаете при высоком давлении, предложите заменить реле 9–12 В. Светодиод представляет собой двухцветный светодиод, а зеленый свет используется в качестве светового индикатора. Светофор яркий, когда он включен, а весь оранжевый. Вся цепь DC4-12V может работать.
Принципиальная схема:
Список компонентов:
| НЕТ. | Название компонента | Маркер для печатной платы | Параметр | КОЛ-ВО |
| 1 | Керамический конденсатор | C1 | 0,01 мкФ | 1 |
| 2 | Электролитический конденсатор | C2-C4 | Любое значение | 3 |
| 3 | Конденсатор | C5 | 0.01uf | 1 |
| 4 | Потенциометр | RP1-RP2 | 2М | 2 |
| 5 | Металлопленочный резистор | R1, R3 | 200 Ом | 2 |
| 6 | Металлопленочный резистор | R2, R4 | 1K | 2 |
| 7 | 1N4148 | VD1-VD3 | 3 | |
| 8 | Светодиод | Светодиод | 1 | |
| 9 | NE555 | U1 | ДИП-8 | 1 |
| 10 | S8050 | VT1 | К-92 | 1 |
| 11 | Реле | 1 | ||
| 12 | Наружный штифт | 2П | 1 | |
| 13 | Наружный штифт | 3П | 1 | |
| 14 | Печатная плата | 36 * 49 мм | 1 |
И.Протестировано выдающимся партнером ICStation bzoli5706:
Подробнее читайте в видео:
(язык видео — английский )
II. Протестировано выдающимся партнером ICStation arduinoLab:
Подробнее читайте в видео:
(язык видео — Русский )
Во-первых, мы должны сказать, что ICStation не принимает никаких форм оплаты при доставке.Раньше товары отправлялись после получения информации о заказе и оплаты.
1) Платеж Paypal
PayPal — это безопасная и надежная служба обработки платежей, позволяющая делать покупки в Интернете. PayPal можно использовать на icstation.com для покупки товаров с помощью кредитной карты (Visa, MasterCard, Discover и American Express), дебетовой карты или электронного чека (т. Е. С использованием вашего обычного банковского счета).
Мы проверены PayPal
2) Вест Юнион
Мы знаем, что у некоторых из вас нет учетной записи Paypal.
Но, пожалуйста, расслабься. Вы можете использовать способ оплаты West Union.
Для получения информации о получателе свяжитесь с нами по адресу [email protected].
3) Банковский перевод / банковский перевод / T / T
Банковский перевод / банковский перевод / способы оплаты T / T принимаются для заказов, общая стоимость которых составляет до долларов США, 500 долларов США, долларов США. Банк взимает около 60 долларов США за комиссию за перевод, если мы производим оплату указанными способами.(с бесплатным номером отслеживания и платой за страховку доставки)
(2) Время доставки
Время доставки составляет 7-20 рабочих дней в большинство стран; Пожалуйста, просмотрите приведенную ниже таблицу, чтобы точно узнать время доставки к вам.
7-15 рабочих дней в: большинство стран Азии
10-16 рабочих дней в: США, Канаду, Австралию, Великобританию, большинство стран Европы
13-20 рабочих дней в: Германию, Россию
18-25 рабочих дней Кому: Франция, Италия, Испания, Южная Африка
20-45 рабочих дней Куда: Бразилия, большинство стран Южной Америки
2.EMS / DHL / UPS Express
(1) Стоимость доставки: Бесплатно для заказа, который соответствует следующим требованиям
Общая стоимость заказа> = 200 долларов США или Общий вес заказа> = 2,2 кг
Когда заказ соответствует одному из вышеуказанных требований, он будет отправлен БЕСПЛАТНО через EMS / DHL / UPS Express в указанную ниже страну.
Азия: Япония, Южная Корея, Монголия. Малайзия, Сингапур, Таиланд, Вьетнам, Камбоджа, Индонезия, Филиппины
Океания: Австралия, Новая Зеландия, Папуа-Новая Гвинея
Европа и Америка: Бельгия, Великобритания, Дания, Финляндия, Греция, Ирландия, Италия, Люксембург, Мальта, Норвегия, Португалия, Швейцария, Германия, Швеция, Франция, Испания, США, Австрия, Канада
Примечание. Стоимость доставки в другие страны, пожалуйста, свяжитесь с orders @ ICStation.com
(2) Время доставки
Время доставки составляет 3-5 рабочих дней (около 1 недели) в большинство стран.
Поскольку посылка будет возвращена отправителю, если она не была подписана получателем в течение 2-3 дней (DHL), 1 недели (EMS) или 2 недель (заказное письмо), обратите внимание на время прибытия. пакета.
Примечание:
1) Адреса АПО и абонентского ящика
Мы настоятельно рекомендуем вам указать физический адрес для доставки заказа.
Потому что DHL и FedEx не могут доставлять товары по адресам APO или PO BOX.
2) Контактный телефон
Контактный телефон получателя требуется агентством экспресс-доставки для доставки посылки. Сообщите нам свой последний номер телефона.
3. Примечание
1) Время доставки смешанных заказов с товарами с разным статусом доставки следует рассчитывать с использованием самого длительного из перечисленных ориентировочных сроков.
2) Напоминание о китайских праздниках: во время ежегодных китайских праздников могут быть затронуты услуги определенных поставщиков и перевозчиков, а доставка заказов, размещенных примерно в следующее время, может быть отложена на 3–7 дней: китайский Новый год; Национальный день Китая и т. Д.
3) Как только ваш заказ будет отправлен, вы получите уведомление по электронной почте от icstation.com.
4) Отследите заказ с номером отслеживания по ссылкам ниже:
404 Не найдено — Aideepen
Меню
- ДОМ
- ХРАНИТЬ +
- ХОББИ своими руками +
- ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ +
- СЕНСОРНЫЙ МОДУЛЬ +
- ПРОДАЖИ
- САМЫЕ ПРОДАВАЕМЫЕ
- НОВЫЕ ПОСТУПЛЕНИЯ
- Авторизоваться
- Подписаться
Дом 1 › 404 Не Найдено 2
Запрошенная страница не существует.Нажмите здесь, чтобы продолжить покупки.
(PDF) Ультразвуковой генератор сигналов для экспериментов со звуком, сделанный своими руками
2
Многие физические факультеты по всему миру имеют при себе мастерские по электронике и механике. Работа этих мастерских
заключается в разработке и создании экспериментальных установок и инструментов для исследований и обучения
студентов бакалавриата.
Мастерские обычно обслуживаются опытными специалистами и оснащены дорогостоящими токарными станками, станками с ЧПУ, электрическими измерительными приборами
и несколькими другими необходимыми производственными инструментами.
Однако в развивающихся странах, таких как Судан, нехватка квалифицированных технических специалистов и адекватно оборудованных мастерских
препятствовала усилиям этих департаментов по дополнению своих лабораторий самодельным оборудованием. Единственный вариант
— покупка необходимого оборудования и экспериментальных установок у специализированных производителей. Последний вариант
невозможен для департаментов в развивающихся странах, где финансирование образования и исследований скудно и очень ограничено
, поскольку оборудование этих производителей, как правило, слишком дорогое.
Хотя наш факультет физики является лучшим в Судане, тем не менее, мы изо всех сил пытаемся оснастить
наших студенческих учебных лабораторий необходимым оборудованием.
За последние пару лет и с развитием инструментов для создания прототипов, таких как Arduino и микроконтроллер
плат разработки, более дружественных языков программирования, 3D-принтеров, настольных станков с ЧПУ и простого в использовании программного обеспечения
CAD / CAM, потребность в квалифицированных технических специалистов и дорогостоящего оборудования для мастерских было ослаблено1.
Наличие таких простых и относительно простых в использовании инструментов привело к увеличению числа учителей
и исследователей, желающих разработать свои собственные экспериментальные установки2.
В течение прошлого года, мотивированные необходимостью оснащения наших лабораторий новыми установками, мы открыли небольшую мастерскую
на кафедре физики для разработки экспериментальных установок, которые будут использоваться в наших лабораториях для студентов
. Генератор ультразвуковых сигналов, который мы здесь описываем, является одним из таких устройств.
I. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И ПРИЕМНИКА
Измерение скорости звука с помощью ультразвукового преобразователя / приемника и многих его вариаций является классическим экспериментом в программе бакалавриата по физике3-11. Обычно его проводят студенты-физики на первом курсе их
бакалавриата. В эксперименте используется генератор ультразвуковых сигналов и преобразователь для создания синусоидальной волны
в частотной области 35-45 кГц.Выходной сигнал одновременно наблюдается в одном канале двухканального осциллографа
. Звук из преобразователя принимается приемником, сидящим на расстоянии S от преобразователя
(см. Схему эксперимента на рисунках (1a и 1b)). Выходной сигнал приемника подается на другой осциллограф канала
. При одновременном отображении обоих каналов на осциллографе измеряется время t, затрачиваемое звуковой волной
на преодоление расстояния S между преобразователем и приемником.Затем скорость звука рассчитывается как
C = S
т. (1)
Обычно измерения проводятся для разных значений Sand и графика SV. t используется для расчета скорости звука
, которая в данном случае является наклоном построенной прямой линии.
Другой вариант эксперимента проводится путем установки осциллографа в режим X Y. В этом режиме канал
— это ось x, а второй канал — ось y. В этой установке мы наблюдаем за формой фигур Лиссажу.Форма цифры
показывает фазовый сдвиг между сигналами в двух каналах. Прямая линия с положительным наклоном указывает нулевой сдвиг фазы
между двумя сигналами (2a), прямая линия с отрицательным наклоном указывает фазовый сдвиг на 180 ° (2b), а эллиптическая форма
указывает другие значения фазового сдвига. (2в). Перемещая преобразователь и приемник в направлении
или от них друг к другу и обращая внимание на расстояния, дающие нулевой и 180 ° фазовый сдвиг, длина волны λ звуковой волны может быть измерена
.Зная частоту f используемой звуковой волны, скорость звука вычисляется как
C = λf. (2)
A. Генератор ультразвуковых сигналов
В этом разделе мы обсудим схему генератора сигналов. Схема построена на микросхеме AD9850 и модуле
12-13. AD9850 — это ИС прямого цифрового синтеза (DDS), способная генерировать синусоидальные волны в диапазоне частот
от 1 Гц до 62,5 МГц ?. Доступен модуль13, который включает в себя необходимые схемы от AD9850 до
.напрямую подключаются к микроконтроллеру, PIC18F4520 в этой схеме.Двойной цифровой потенциометр (MCP4210) используется для управления
усилением операционного усилителя и контрастностью ЖК-дисплея. Поворотный энкодер с переключателем используется для изменения выходной частоты
, амплитуды, контрастности ЖК-дисплея и подсветки. Принципиальная схема генератора сигналов показана на рисунке
Модуль генератора импульсов 555, как это работает
ИС таймера 555 представляет собой интегральную схему, которая используется в различных схемах таймера, 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 ИС 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.
Для этого проекта нам потребуется:
- 1 таймер IC 555
- 1 x 10 мкФ конденсатор
- 1 x 1 кОм сопротивление и
- 1 x 10 кОм потенциометр
Подключив контакты 2 и 6, мы переводим таймер 555 в нестабильный режим. Астабильный режим заставляет таймер 555 повторно запускать себя, генерируя поток импульсов [сигналы ШИМ], пока он подключен к источнику питания.
Контакт № 3 — это выходной контакт. Изменяя значения R1, R2 и C3, мы можем изменить частоту выходных импульсов, генерируемых на выводе 3.
Как это работает
Рабочее напряжение цепи находится в диапазоне от 5 до 15 В 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 резисторы R1 и R2, но разряжается только через резистор R2, поскольку другая сторона R2 подключена к выводу 7 разрядной клеммы.
Изменение значений R1, R2 и C3 изменит частоту выходных импульсов или другой рабочий цикл прямоугольной волны, выходящей из контакта 3.
Изменяя значение R2, мы можем изменить продолжительность цикл ВЫКЛ.
В этой настройке 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 вычислим выходную частоту и рабочий цикл выходного сигнала.
В моей настройке у меня есть сопротивление R1 = 1 кОм, R2 = 10 кОм и конденсатор C = 10 мкФ
Есть много онлайн-калькуляторов, чтобы рассчитать это онлайн. Я дам ссылку на один из нестабильных калькуляторов в описании ниже: https://ohmslawcalculator.com/555-astable-calculator
Давайте сначала вычислим значение t1 или «заряд конденсатора« ВКЛ. » время, которое составляет 0,693 (R1 + R2) * C3. Сложив значения вместе, мы получим 76,23 миллисекунды.
Теперь для времени «выключения» разряда конденсатора или t2 нам нужно умножить 0,693 на R2 и C3, что даст нам значение 69,3 миллисекунды.
Затем 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 меньшее значение для R1 (1K).Таким образом, у вас будет 99% контроля 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 рассчитан примерно на 20 ампер без радиатора.
Плата
Пайка
В заключение я припаял к плате 3 штекерных разъема.
Demo
Приложения и использование
- Эта схема может использоваться для управления скоростью двигателей постоянного тока
- Как генератор прямоугольных сигналов
- Регулируемый генератор импульсов для MCU
- Приводной шаговый двигатель
- Телекоммуникации для целей кодирования
- Генерация регулируемого импульса для управления другими схемами
Я использовал это в нескольких своих проектах, например:
Еще раз спасибо за проверку моего сообщения. Надеюсь, это вам поможет.
Если вы хотите поддержать меня, подпишитесь на мой канал на YouTube: https://www.youtube.com/user/tarantula3
Полная запись в блоге: https://diy-projects4u.blogspot.com/2021/07/555 -импульсный-генератор-модуль-как-это-работает.html
Видео: https://youtu.be/bMAnipPOjFo
Видео по теме:
1. Сделай сам — шлем Бобы Фетта со схемой LED Chaser: https://youtu.be/vtO_GD0SS2s
2. LED Chaser Схемы с использованием IC4017 и Arduino: https://youtu.be/F6V1AjESWbU
3. DIY — ТЕСТЕР КАБЕЛЯ LAN: https://youtu.be/PSK5Aa-byHA
Файл Gerber: https://drive.google .com / file / d / 1YE5vznhAcQx2cmlXouRhn2yxZB3Lb2RK / view? usp = sharing
Калькулятор: https: // drive.google.com/file/d/17dTw22opXIw8WI4-knUZu4rr6k-6zlxV/view?usp=sharing
Схема: https://drive.google.com/file/d/1K635sLu-J3UQzEibjANlfm8J0sLu-J3UQzEibjANlfm8J0s/haring4eibjANlfm8J0swCgy4View Поддержка My Work
- BTC: 1M1PdxVxSTPLoMK91XnvEPksVuAa4J4dDp
- LTC: MQFkVkWimYngMwp5SMuSbMP4ADStjysstm
- DOGE: DDe7Fws24zf7acZevoT8uERnmisiHwR5st
- ETH: 0x939aa4e13ecb4b46663c8017986abc0d204cde60
- BAT: 0x939aa4e13ecb4b46663c8017986abc0d204cde60
- LBC: bZ8ANEJFsd2MNFfpoxBhtFNPboh7PmD7M2
Спасибо, ок снова в моей следующей статье.
Как использовать генератор функций
Вот как использовать генератор функций для проверки поведения схемы:
- Включите генератор и выберите желаемый выходной сигнал: прямоугольный, синусоидальный или треугольный.
- Подключите выходные выводы к осциллографу для визуализации выходного сигнала и установите его параметры с помощью регуляторов амплитуды и частоты.
- Подключите выходные выводы функционального генератора ко входу цепи, которую вы хотите проверить.
- Подключите выход вашей схемы к измерителю или осциллографу, чтобы визуализировать результирующее изменение сигнала.
Функциональный генератор, который используется для тестирования реакции схем на обычные входные сигналы, вырабатывает различные шаблоны напряжения с разными частотами и амплитудами. Вы подключаете электрические провода функционального генератора к земле, а клеммы входных сигналов — к тестируемому устройству (DUT).
Большинство функциональных генераторов позволяют выбрать форму выходного сигнала из нескольких вариантов, включая прямоугольную волну, при которой сигнал сразу переходит от высокого к низкому напряжению; синусоида, в которой сигнал изгибается от высокого к низкому напряжению, как синусоида; и треугольная волна, в которой сигнал переходит от высокого к низкому напряжению с фиксированной скоростью.
Генераторы расширенных функций, известные как генераторы сигналов произвольной формы, используют методы прямого цифрового синтеза для генерации сигналов любой формы, которые можно описать таблицей амплитуд. Некоторые генераторы сигналов произвольной формы также могут работать как обычные генераторы функций и часто включают в себя формы сигналов, такие как квадрат, синус, пилообразный, треугольник, шум и импульс, а также формы сигналов, такие как экспоненциальное время нарастания и спада, sinx / x и сердечные.
Регулировка амплитуды функционального генератора изменяет разность напряжений между высоким и низким напряжением выходного сигнала.Его регулятор смещения постоянного тока (DC) изменяет среднее напряжение сигнала относительно земли. Рабочий цикл функционального генератора — это соотношение времени высокого и низкого напряжения, поскольку он касается сигналов прямоугольной формы.
Регулировка частоты функционального генератора используется для управления частотой колебаний выходного сигнала. В некоторых генераторах функций регулятор частоты сочетает в себе несколько различных элементов управления: один набор элементов управления устанавливает диапазон частот или порядок величины, а другой выбирает точную частоту.Это позволяет функциональному генератору обрабатывать резкие изменения шкалы частот, необходимой для сигналов.
Вы используете функциональный генератор, включив его и настроив выходной сигнал в соответствии с желаемой формой. Это влечет за собой подключение заземления и сигнальных проводов к осциллографу для проверки элементов управления. Затем вы настраиваете функциональный генератор, пока не получите соответствующий сигнал, и подключаете заземление функционального генератора и сигнальные провода к входу и клеммам заземления тестируемого устройства.Хотя обычно достаточно заземления, в некоторых ситуациях может потребоваться подключить отрицательный вывод функционального генератора к отрицательному входу устройства.
.