IC 555 발진기, 경보 및 사이렌 회로

문제를 제거하기 위해 도구를 사용해보십시오





이 게시물에서는 기본 IC 555 발진기 회로를 구축하고 최적화하는 방법에 대해 알아 봅니다.이 회로는 경고 경보, 경찰 사이렌, 적색 경보 경보, 스타 트렉 경보 등과 같은 복잡한 음향 효과를 생성하기 위해 파형을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

개요

IC 555 발진기를 만드는 데 일반적으로 사용되는 기본 모드는 불안정한 회로 모드입니다.



아래에 표시된 불안정한 회로를 보면 핀아웃 찾기 다음과 같은 방식으로 결합되었습니다.

  • 트리거 핀 2가 임계 값 핀 6으로 단락되었습니다.
  • 핀 2와 방전 핀 7 사이에 연결된 저항 R2.

이 모드에서 전원이 공급되면 커패시터 C1은 저항 R1 및 R2를 통해 지수 적으로 충전됩니다. 충전 레벨이 공급 전압의 2/3 레벨까지 올라가면 방전 핀 7이 낮아집니다. 이로 인해 C1은 이제 기하 급수적으로 방전을 시작하고 방전 레벨이 1/3 공급 레벨로 떨어지면 핀 2에서 트리거를 보냅니다.



IC 555를 사용하는 1 khz 발진기 회로

이런 일이 발생하면 핀 7이 다시 하이로 바뀌고 2/3 공급 레벨을 가르 칠 때까지 커패시터에서 충전 동작을 시작합니다. 사이클은 회로의 안정 모드를 무한히 설정합니다.

위의 불안정한 동작은 C1과 IC의 출력 핀 3에서 발생하는 두 가지 유형의 발진을 초래합니다. C1을 가로 질러 전압의 기하 급수적 상승 및 하강은 톱니 주파수를 생성하여 나타납니다.

내부 플립 플롭은 이러한 톱니 주파수에 응답하여 IC의 출력 핀 3에서 직사각형 파로 변환합니다. 이는 IC 핀 3의 출력에서 ​​필요한 사각 파 진동을 제공합니다.

발진 주파수는 전적으로 R1, R2 및 C1에 의존하기 때문에 사용자는 PWM 제어 또는 듀티 사이클 제어라고도하는 발진 주파수의 ON OFF 기간에 대해 원하는 값을 얻기 위해 이러한 구성 요소의 값을 변경할 수 있습니다. .

위의 그래프는 R1과 C1의 관계를 보여줍니다.

여기서 R2는 R2에 비해 값이 무시할 정도로 작기 때문에 무시됩니다.

IC 555를 사용하는 기본 구형파 발진기 회로

위의 논의에서 우리는 IC 555가 기본 구형파 발진기 회로를 생성하기 위해 안정 모드에서 어떻게 사용될 수 있는지 배웠습니다.

이 구성을 통해 사용자는 R1 및 R2의 값을 1K에서 수 메가 옴까지 바로 변경하여 출력 핀 3에서 선택 가능한 광범위한 주파수 및 듀티 사이클을 얻을 수 있습니다.

그러나 회로의 유효 전류 소비는 R1에 의해 결정되기 때문에 R1 값이 너무 작아서는 안됩니다. 이는 각 C1 방전 프로세스 동안 핀 7이 양극 및 접지 라인을 가로 질러 R1을 직접 적용하는 접지 전위에 도달하기 때문에 발생합니다. 값이 낮 으면 전류가 많이 소모되어 회로의 전체 소비가 증가 할 수 있습니다.

R1 및 R2는 또한 IC의 핀 3에서 생성되는 진동 펄스의 폭을 결정합니다. R2는 특히 출력 펄스의 마크 / 스페이스 비율을 제어하는 ​​데 사용할 수 있습니다.

IC 555 발진기의 듀티 사이클, 주파수 및 PWM을 계산하기위한 다양한 공식 (astable) 이 기사에서 공부할 수 있습니다 .

IC 555를 사용하는 가변 주파수 발진기

위에서 설명한 불안정한 회로는 사용자가 PWM과 회로의 주파수를 원하는대로 변경할 수있는 가변 기능으로 업그레이드 할 수 있습니다. 이것은 아래와 같이 저항 R2와 직렬로 전위차계를 추가하여 간단히 수행됩니다. R2의 값은 팟 값에 비해 작아야합니다.

간단한 가변 IC 555 발진기 회로

위의 설정에서 진동 주파수는 표시된 포트 변화를 통해 650Hz에서 7.2kHz까지 바로 변경할 수 있습니다. 이 범위는 C1이 출력 주파수 설정을 직접 담당하기 때문에 C1에 대해 다른 값을 선택하기위한 스위치를 추가하여 더욱 증가 및 향상시킬 수 있습니다.

IC 555를 사용하는 가변 PWM 발진기 회로

위의 그림은 가변 마크 공간 비율 기능 몇 개의 다이오드와 전위차계를 통해 기본 IC 555 불안정 발진기 회로에 추가 할 수 있습니다.

이 기능을 통해 사용자는 IC의 출력 핀 3에서 진동에 대해 원하는 PWM 또는 조정 가능한 ON OFF 기간을 얻을 수 있습니다.

왼쪽 다이어그램에서 R1, D1 및 pot R3을 포함하는 네트워크는 C1을 교대로 충전하고 pot R4, D2 및 R2는 C1 커패시터를 교대로 방전합니다.

R2 및 R4는 C1의 충 방전 비율을 결정하며 출력 주파수에 대해 원하는 ON / OFF 비율을 얻기 위해 적절하게 조정할 수 있습니다.

오른쪽 다이어그램은 R1과 직렬로 이동 한 R3 위치를 보여줍니다. 이 구성에서 C1의 충전 시간은 D1과 직렬 저항에 의해 고정되는 반면, 포트는 C1의 방전 시간에 대한 제어 만 허용하므로 출력 펄스의 OFF 시간이됩니다. 다른 포트 R3은 기본적으로 PWM 대신 출력의 주파수를 변경하는 데 도움이됩니다.

대안으로, 위의 그림에 나타난 바와 같이, 진동 주파수에 영향을주지 않고 마크 / 스페이스 (ON 시간 / OFF 시간) 비율을 이산 적으로 조정하기 위해 불안정 모드에서 IC 555를 연결하는 것도 가능할 수 있습니다.

이러한 구성에서 펄스의 길이는 공간 간격이 감소함에 따라 본질적으로 증가하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

이로 인해 각 구형파 사이클의 총주기는 일정하게 유지됩니다.

이 회로의 주요 특징은 가변 듀티 사이클로, 주어진 포텐셔미터 R3의 도움으로 1 %에서 99 %까지 변경할 수 있습니다.

왼쪽 그림에서 C1은 R1, R3의 상반부, D1에 의해 교대로 충전되고 D2, R2 및 전위차계 R3의 하반부에 의해 방전됩니다. 오른쪽 그림에서 C1은 R1과 D1과 전위차계 R3의 오른쪽 절반을 통해 교대로 충전되고 왼쪽 절반 전위차계 R3, D2 및 R2를 통해 방전됩니다.

위의 두 불안정성에서 C1의 값은 진동 주파수를 약 1.2kHz로 설정합니다.

푸시 버튼으로 IC 불안정 발진기 기능을 일시 중지 또는 시작 / 중지하는 방법

몇 가지 간단한 방법으로 IC 555 불안정 발진기 ON / OFF를 트리거 할 수 있습니다.

푸시 버튼을 사용하거나 전자 입력 신호를 통해 수행 할 수 있습니다.

위 그림에서 IC의 리셋 핀인 핀 4는 R3을 통해 접지되고 푸시-온 스위치는 양극 공급 라인을 통해 연결됩니다.

IC 555의 핀 4는 바이어스를 유지하고 IC 기능을 활성화하려면 최소 0.7V가 필요합니다. 버튼을 누르면 IC 불안정 발진기 기능이 활성화되고 스위치에서 손을 떼면 핀 4에서 바이어스가 제거되고 IC 기능이 비활성화됩니다.

이는 스위치가 제거되고 R3이있는 그대로 연결된 핀 4의 외부 포지티브 신호를 통해 구현 될 수도 있습니다.

IC 555의 핀 4 리셋을 사용하여 발진기 주파수를 차단

위에 표시된 다른 대안에서 IC의 핀 4는 R3 및 양의 전원을 통해 영구적으로 바이어스되는 것을 볼 수 있습니다. 여기에서 푸시 버튼은 핀 4와 접지에 연결됩니다. 이는 푸시 버튼을 누르면 IC 출력 구형파가 비활성화되어 출력이 0V가됨을 의미합니다.

푸시 버튼을 놓으면 일반적으로 IC의 핀 3을 가로 지르는 불안정한 구형파가 생성되기 시작합니다.

R3이있는 그대로 연결된 상태에서 핀 4의 0V 신호 또는 외부 적으로 적용된 네거티브 신호를 통해 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.

불안정한 주파수 제어를 위해 핀 2 사용

IC 555의 핀 2를 사용하여 진동 주파수를 차단합니다.

이전 논의에서 우리는 핀 4를 통해 IC 555의 펄스 생성을 제어하는 ​​방법을 배웠습니다.

이제 위와 같이 IC의 핀 2를 통해 동일한 결과를 얻을 수있는 방법을 살펴 보겠습니다.

S1을 누르면 핀 2에 접지 전위가 갑자기 적용되어 C1의 전압이 1/3 Vcc 아래로 떨어집니다. 핀 2 전압 또는 C1의 충전 레벨이 1/3 Vcc 미만으로 유지되면 출력 핀 3이 영구적으로 높아집니다.

따라서 S1을 누르면 C1에서 1/3 Vcc 아래의 전압 강하가 발생하여 S1이 눌러 진 상태로있는 한 출력 핀 3이 높아지게됩니다. 이것은 불안정한 진동의 정상적인 작동을 방해합니다. 누름 버튼에서 손을 떼면 astbale 기능이 정상 상태로 복원됩니다. 오른쪽의 파형은 푸시 버튼을 눌렀을 때 핀 3 응답을 인식합니다.

위의 동작은 다이오드 D1을 통해 외부 디지털 회로를 사용하여 마찬가지로 제어 할 수 있습니다. 다이오드의 음극에서 음의 논리는 위의 동작을 시작하지만 양의 논리는 효과가 없으며 astable의 기능이 정상 작동을 복원 할 수 있도록합니다.

IC 555 발진기를 변조하는 방법

IC 555의 제어 입력 인 핀 5는 IC의 중요하고 유용한 핀아웃 중 하나입니다. 핀 # 5에 조정 가능한 DC 레벨을 적용하기 만하면 사용자가 IC의 출력 주파수를 쉽게 변조 할 수 있습니다.

DC 전위가 상승하면 출력 주파수 펄스 폭이 비례 적으로 증가하고 DC 전위를 낮추면 주파수 펄스 폭이 비례 적으로 좁아집니다. 이러한 전위는 엄격하게 0V 및 전체 Vcc 레벨 내에 있어야합니다.

핀 5 제어 입력을 사용하여 IC 555 출력 주파수를 변조하는 방법

위 그림에서 포트를 조정하면 핀 5에서 가변 전위가 생성되어 그에 따라 발진 주파수의 출력 펄스 폭이 변경됩니다.

변조로 인해 출력 펄스 폭이 변경되기 때문에 C1이 포트 설정에 따라 충전 / 방전 기간을 변경해야하기 때문에 주파수에도 영향을 미칩니다.

0V와 Vcc 사이의 진폭을 갖는 가변 AC가 핀 5에 적용될 때, 출력 PWM 또는 펄스 폭도 가변 AC 진폭을 따르며 핀 3에 연속적인 확대 및 축소 펄스 열을 생성합니다.

AC 신호는 10uF 커패시터를 통해 핀 5를 외부 AC와 통합하기 만하면 변조에 사용할 수도 있습니다.

IC 555로 알람 및 사이렌 만들기

IC 555의 다목적 불안정한 발진기 구성을 통해 다양한 유형의 사이렌 및 경보 회로를 만들기 위해이를 구현할 수 있습니다. 이것은 astable이 기본적으로 파형 발생기이기 때문에 가능하며 알람 및 사이렌 소리와 유사한 다양한 유형의 사운드 파형을 생성하도록 사용자 정의 할 수 있습니다.

간단한 모노톤 IC 555 경보 회로

위 그림에서 800Hz 주파수 모노톤으로 구성된 IC 555를 볼 수 있습니다. 경보 회로 .

스피커는 전류 제한 저항 Rx의 존재로 인해 임피던스 값을 가질 수 있습니다. 안전한 값은 약 70 Ohms 1 와트 일 수 있습니다.

고출력 연속 톤 경보 회로를 만들기 위해 아래 그림과 같이 전력 트랜지스터 드라이버 Q1과 더 강력한 스피커를 통해 위의 회로를 업그레이드합니다.

IC 555를 사용하는 강력한 모노톤 800Hz 경보 회로

설계가 높은 수준의 리플 휘발성을 생성 할 수 있기 때문에 D1 및 C3가 포함되어 IC 555 기능과의 리플 간섭을 방지합니다.

다이오드 D2 및 D3은 스피커 코일에서 생성 된 유도 성 스위칭 스파이크를 중화하고 트랜지스터 Q1을 손상으로부터 보호하기 위해 포함됩니다.

펄스 IC 555 알람 회로

이전의 800Hz 모노톤 알람은 아래와 같이 톤 제너레이터 회로와 함께 또 다른 안정된 멀티 바이브레이터를 추가하여보다 강력한 펄스 800Hz 알람으로 변환 할 수 있습니다.

IC 555를 사용하는 2 톤 펄스 경보

우리는 이미 IC 555의 펄스 폭을 제어하기 위해 핀 5를 사용하는 방법을 연구했습니다.

여기서 IC 2는 1Hz 발진기 회로로 구성되어 IC 1의 핀 5가 1Hz 속도로 교대로 낮아집니다. 이로 인해 핀 3 800Hz 펄스 폭이 거의 Q1을 끄는 정도로 좁아집니다. 이것은 라우드 스피커에 1Hz의 날카로운 펄스 알람 효과를 생성합니다.

Warble He-Haw 알람 회로

불안정한 IC 555를 사용하는 Warble 경보 회로

이전 설계를 귀 피어싱 워블 알람으로 변환하려면 위의 다이어그램에 표시된대로 D1 다이오드를 10K 저항으로 간단히 교체하면됩니다. he-haw 경보라고도하는이 경보는 일반적으로 유럽 응급 차량에 사용됩니다.

핀 5는 해당 확장 / 좁아지는 펄스 폭으로 핀 3 출력을 변조하기 위해 외부 고 / 저 신호와 함께 사용할 수 있다는 것을 알고 있습니다. IC2의 핀 5에서 1Hz 교대로 고저 공급이 발생하면 IC 1의 출력 핀 # 3 전압이 500Hz에서 440Hz로 변하는 대칭 적으로 변화하는 주파수를 생성합니다. 이로 인해 스피커가 1Hz 속도로 필요한 날카로운 고 음량 워블 경보 음을 생성합니다.

경찰 사이렌 만들기

IC 555 회로를 사용하는 경찰 사이렌 음향 효과

IC 555는 위에서 설명한 것처럼 완벽하게 모방 한 경찰 사이렌 회로를 만드는 데에도 사용할 수 있습니다.

이 회로는 경찰 사이렌에서 흔히 들리는 전형적인 통곡 소리를 생성하도록 설계되었습니다.

여기서 IC2는 6 초 ON OFF 속도로 설정된 주파수를 가진 저주파 발진기로 연결됩니다.

C1에서 생성 된 느린 지수 삼각파 램프는 다음과 같이 구성된 Q1의베이스에서 공급됩니다. 이미 터 추종자 .

IC1의 주파수는 중심 주파수가되는 500Hz로 설정됩니다.

Q1베이스의 느린 상승 및 하강 램프는 이미 터를 따라 가며 IC1의 핀 5를 변조합니다. 느린 램프는 3 초 동안 느리게 상승하는 전압의 교번 사이클을 발생시키고 핀 5에서 3 초 동안 느리게 감쇠하는 전압을 발생시킵니다.이 핀 3 주파수 및 PWM은 이에 따라 울부 짖는 경찰 사이렌 사운드 효과를 생성합니다.

레드 얼럿 스타 트렉 알람 회로

IC 555를 사용하는 적색 경보 스타 트렉 경보 회로

목록의 마지막 회로는 IC 555 불안정 발진기를 사용하는 또 다른 매우 흥미로운 음향 효과 발생기입니다. 인기 TV 시리즈 스타 트렉에서 자주 사용되기 때문에 스타 트렉 알람이라고도 불리는 적색 경보 경보 음 발생기입니다.

일반적으로 적색 경보 경보 음은 저주파 톤으로 시작되며, 약 1.15 초의 빠른 범위 내에서 고주파 음으로 상승하고 0.35 초 동안 차단되고 다시 저주파에서 고주파로 상승하며주기가 계속해서 스타 트렉 적색 경보 음이 울립니다.

이전 알람 및 사이렌 사운드 회로와 마찬가지로이 회로도 전원이 공급되는 동안 시퀀스를 계속 반복합니다.

여기에서 IC 2는 비대칭 발진기 회로로 구성됩니다. 커패시터 (C1)는 소자 (R1, D1)를 통해 교대로 충전되고 R2를 통해 교대로 방전된다.

이것은 커패시터 C1에 걸쳐 빠르게 상승 및 페이딩 톱니 플러스를 생성합니다. 이 램핑 신호는 이미 터 팔로워에 의해 버퍼링되고 R7을 통해 IC1의 제어 입력 핀 5에 변조 전압으로 적용됩니다.

톱니 모양의 특성으로 인해이 파형은 IC1의 핀 3 출력 주파수가 파형의 느리게 감소하는 부분에 대해 점진적으로 상승한 다음 파형의 붕괴 부분에서 빠르게 떨어집니다.

파형 사이클의 각 감쇄 구간 동안 IC2의 핀 3에서 나오는 해당 직사각형 펄스가 즉시 Q2를 OFF로 전환하여 IC2의 핀 2가 낮아집니다. 이것은 C2 출력과 스피커의 상승 음을 차단하여 독특한 적색 경보 스타 트렉 알람 사운드 효과를 발생시킵니다.

당신에게 돌아

이것은 유용한 경보 및 사이렌 발진기 회로를 생성하기 위해 IC 555를 사용하는 방법에 대한 몇 가지 힌트였습니다. IC 555를 사용하는 다른 흥미로운 음향 효과 발생기가 있습니까? 그렇다면 여기에 세부 정보를 제공하십시오. 위 목록에 포함시켜 드리겠습니다.




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