En esta publicación, aprenderemos cómo construir y optimizar circuitos de oscilador IC 555 básicos, cuyas formas de onda se pueden mejorar aún más para generar efectos de sonido complejos como alarma de gorjeo, sirena de policía, alarma de alerta roja, alarma de Star Trek, etc.
Visión general
El modo básico que se emplea normalmente para hacer osciladores IC 555 es el modo de circuito astable.
Si miramos el circuito astable que se muestra a continuación, encontrar los pines unido de la siguiente manera:
- La patilla de disparo 2 está en cortocircuito con la patilla de umbral 6.
- Una resistencia R2 conectada entre el pin 2 y el pin de descarga 7.
En este modo, cuando se aplica energía, el condensador C1 se carga exponencialmente a través de las resistencias R1 y R2. Cuando el nivel de carga sube hasta 2/3 del voltaje de suministro, hace que el pin de descarga 7 baje. Debido a esto, C1 ahora comienza a descargarse exponencialmente, y cuando el nivel de descarga cae a 1/3 del nivel de suministro, envía un disparador en el pin 2.
Cuando esto sucede, el pin 7 vuelve a ponerse alto iniciando la acción de carga en el condensador hasta que enseña el nivel de suministro 2/3. El ciclo continúa estableciendo infinitamente el modo astable del circuito.
El funcionamiento anterior del astable da como resultado que se produzcan dos tipos de oscilaciones en C1 y en el pin de salida 3 del IC. A través de C1, la subida y bajada exponencial de voltaje crea una frecuencia de diente de sierra que aparece.
El flip flop interno responde a esta frecuencia de diente de sierra y luego se convierte en ondas rectangulares en el pin de salida 3 del IC. Esto nos proporciona las oscilaciones de onda rectangular requeridas en la salida del pin 3 del IC.
Dado que la frecuencia de oscilación depende completamente de R1, R2 y C1, el usuario puede alterar los valores de estos componentes para obtener los valores deseados para los períodos ON OFF de las frecuencias de oscilación, lo que también se denomina control PWM o control del ciclo de trabajo. .
El gráfico anterior nos proporciona la relación entre R1 y C1.
R2 se ignora aquí porque su valor es insignificante en comparación con R2.
Circuito oscilador de onda cuadrada básico con IC 555
De la discusión anterior aprendimos cómo se puede usar un IC 555 en modo estable para crear un circuito oscilador de onda cuadrada básico.
La configuración permite al usuario variar los valores de R1 y R2 desde 1K hasta muchos mega ohmios para obtener una amplia gama de frecuencias seleccionables y ciclos de trabajo en el pin de salida 3.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el valor de R1 no debe ser demasiado pequeño, ya que el consumo de corriente efectivo del circuito está determinado por R1. Esto sucede porque durante cada proceso de descarga de C1, el pin 7 alcanza el potencial de tierra sometiendo a R1 directamente a través de la línea positiva y de tierra. Si su valor es bajo, puede haber un drenaje de corriente significativo, aumentando el consumo general del circuito.
R1 y R2 también determinan el ancho de los pulsos oscilatorios producidos en el pin 3 del IC. R2 se puede utilizar específicamente para controlar la relación marca / espacio de los pulsos de salida.
Para las diversas fórmulas para calcular el ciclo de trabajo, la frecuencia y PWM de un oscilador IC 555 (astable) se puede estudiar en este artículo .
Oscilador de frecuencia variable con IC 555
El circuito astable explicado anteriormente se puede actualizar con una función variable que permite al usuario variar el PWM y también la frecuencia del circuito según se desee. Esto se hace simplemente agregando un potenciómetro en serie con la resistencia R2 como se muestra a continuación. El valor de R2 debe ser pequeño en comparación con el valor del bote.
En la configuración anterior, la frecuencia de oscilación se puede variar desde 650 Hz hasta 7,2 kHz a través de las variaciones de potenciómetro indicadas. Este rango se puede aumentar y mejorar aún más agregando un interruptor para seleccionar diferentes valores para C1, ya que C1 también es directamente responsable de configurar la frecuencia de salida.
Circuitos de oscilador PWM variable usando IC 555
La figura de arriba muestra cómo un facilidad de relación de espacio de marca variable se puede agregar a cualquier circuito oscilador astable IC 555 básico a través de un par de diodos y un potenciómetro.
La función permite al usuario obtener cualquier PWM deseado o períodos de encendido y apagado ajustables para las oscilaciones en el pin de salida 3 del IC.
En el diagrama del lado izquierdo, la red que involucra a R1, D1 y el potenciómetro R3 carga alternativamente C1, mientras que los potenciómetros R4, D2 y R2 descargan alternativamente el capacitor C1.
R2 y R4 determinan la tasa de carga / descarga de C1 y pueden ajustarse adecuadamente para obtener la relación ENCENDIDO / APAGADA deseada para la frecuencia de salida.
El diagrama del lado derecho muestra la posición de R3 desplazada en serie con R1. En esta configuración, el tiempo de carga de C1 está fijado por D1 y su resistencia en serie, mientras que el potenciómetro solo permite el control del tiempo de descarga de C1, de ahí el tiempo de apagado de los pulsos de salida. El otro potenciómetro R3 esencialmente ayuda a alterar la frecuencia de la salida en lugar del PWM.
Alternativamente, como se muestra en las figuras anteriores, también puede ser posible conectar el IC 555 en el modo astable para ajustar discretamente la relación marca / espacio (tiempo de ENCENDIDO / tiempo de APAGADO) sin afectar la frecuencia oscilatoria.
En estas configuraciones, la longitud de los pulsos aumenta inherentemente a medida que se reduce el intervalo de espacio y viceversa.
Debido a esto, el período total de cada ciclo de onda cuadrada permanece constante.
La característica principal de estos circuitos es el ciclo de trabajo variable, que se puede variar desde el 1% hasta el 99% con la ayuda del potenciómetro R3 dado.
En la figura del lado izquierdo, C1 se carga alternativamente por R1, la mitad superior de R3 y D1, mientras que se descarga por medio de D2, R2 y la mitad inferior del potenciómetro R3. En la figura del lado derecho, C1 se carga alternativamente a través de R1 y D1 y la mitad derecha del potenciómetro R3, y se descarga a través del medio potenciómetro izquierdo R3, D2 y R2.
En las dos tablas anteriores, el valor de C1 establece la frecuencia de oscilación en aproximadamente 1,2 kHz.
Cómo pausar o iniciar / detener la función de oscilador estable de IC con botón pulsador
Puede activar o desactivar un oscilador astable IC 555 de varias formas sencillas.
Se puede realizar mediante pulsadores o mediante una señal de entrada electrónica.
En la figura anterior, el pin 4, que es el pin de reinicio del IC, está conectado a tierra a través de R3, y un interruptor de presionar para encender está conectado a través de la línea de suministro positiva.
El pin 4 del IC 555 necesita un mínimo de 0,7 V para permanecer polarizado y mantener habilitado el funcionamiento del IC. Al presionar el botón se habilita la función de oscilador astable IC, mientras que al soltar el interruptor se elimina la polarización del pin 4 y la función IC se desactiva.
Esto también se puede implementar a través de una señal positiva externa en el pin 4 con el interruptor retirado y R3 conectado tal cual.
En la otra alternativa, como se muestra arriba, el pin 4 del IC se puede ver sesgado permanentemente a través de R3 y el suministro positivo. Aquí, el botón pulsador está conectado a través del pin 4 y tierra. Esto implica que cuando se presiona el botón pulsador, se desactivan las ondas cuadradas de salida del IC, lo que hace que la salida cambie a 0V.
Al soltar el botón, comienza la generación de ondas cuadradas astables normalmente a través del pin 3 del IC.
Lo mismo se puede lograr mediante una señal negativa aplicada externamente o una señal de 0 V en el pin 4 con R3 conectado como está.
Usando el pin 2 para controlar la frecuencia estable
En nuestras discusiones anteriores, aprendimos cómo la generación de pulsos de un IC 555 se podía controlar a través del pin 4.
Ahora veremos cómo se puede lograr lo mismo a través del pin 2 del IC como se muestra arriba.
Cuando se presiona S1, el pin 2 se aplica repentinamente con un potencial de tierra, lo que hace que el voltaje en C1 caiga por debajo de 1/3 Vcc. Como sabemos, cuando el voltaje del pin 2 o el nivel de carga en C1 se mantiene por debajo de 1/3 Vcc, el pin de salida 3 se pone alto permanentemente.
Por lo tanto, presionar S1 causa una caída de voltaje en C1 por debajo de 1/3 Vcc, lo que obliga a que el pin de salida 3 suba mientras S1 permanezca presionado. Esto inhibe el funcionamiento normal de las oscilaciones astables. Cuando se suelta el botón pulsador, la función astbale vuelve a las condiciones normales. La forma de onda en el lado derecho reconoce la respuesta del pin 3 al presionar el botón.
La operación anterior también se puede controlar mediante un circuito digital externo a través del diodo D1. Una lógica negativa en el cátodo del diodo inicia las acciones anteriores, mientras que una lógica positiva no tiene ningún efecto y permite que las funciones del astable restablezcan su funcionamiento normal.
Cómo modular el oscilador IC 555
El pin 5, que es la entrada de control del IC 555, es uno de los pines importantes y útiles del IC. Facilita al usuario modular la frecuencia de salida del IC simplemente aplicando un nivel de CC ajustable en el pin # 5.
Un potencial de CC en aumento hace que el ancho del pulso de frecuencia de salida aumente proporcionalmente, mientras que la reducción del potencial de CC hace que el ancho del pulso de frecuencia se vuelva más estrecho proporcionalmente. Estos potenciales deben estar estrictamente dentro de los 0 V y el nivel completo de Vcc.
En la figura anterior, el ajuste del potenciómetro genera un potencial variable en el pin 5 que hace que el ancho del pulso de salida de la frecuencia de oscilación cambie en consecuencia.
Dado que la modulación hace que cambie el ancho del pulso de salida, también afecta la frecuencia, ya que C1 se ve obligado a cambiar sus períodos de carga / descarga dependiendo de la configuración de la olla.
Cuando se aplica una CA variable que tiene una amplitud entre 0 V y Vcc en el pin 5, el PWM de salida o ancho de pulso también sigue la amplitud de CA variable generando un tren continuo de pulsos de ensanchamiento y estrechamiento en el pin 3.
También se puede usar una señal de CA para la modulación, simplemente integrando el pin 5 con una CA externa a través de un capacitor de 10uF.
Hacer alarmas y sirenas con IC 555
La versátil configuración de oscilador astable del IC 555 nos permite implementarlo para hacer varios tipos de sirenas y circuitos de alarma. Esto es posible porque un astable es básicamente un generador de formas de onda y se puede personalizar para generar diferentes tipos de formas de onda de sonido, parecidas a los sonidos de alarma y sirena.
En la figura de arriba podemos ver el IC 555 configurado como una frecuencia monótona de 800 Hz circuito de alarma .
El altavoz puede tener cualquier valor de impedancia, debido a la presencia de la resistencia limitadora de corriente Rx. Un valor seguro podría rondar los 70 ohmios 1 vatio.
Para hacer un circuito de alarma de tono continuo de alta potencia, podemos actualizar el circuito anterior a través de un controlador de transistor de potencia Q1 y un altavoz más potente, como se muestra a continuación:
Dado que el diseño puede producir un alto nivel de fluctuación de onda, D1 y C3 se incluyen para evitar la interferencia de onda con el funcionamiento del IC 555.
Los diodos D2 y D3 se incluyen para neutralizar los picos de conmutación inductivos generados por la bobina del altavoz y para proteger el transistor Q1 contra daños.
Circuito de alarmas IC 555 pulsadas
La alarma monótona de 800 Hz anterior podría convertirse en una alarma pulsada de 800 Hz más interesante agregando otro multivibrador astable con el circuito generador de tonos como se muestra a continuación.
Ya hemos estudiado cómo se puede usar el pin 5 para controlar el ancho de pulso del IC 555.
Aquí IC 2 está configurado como un circuito oscilador de 1 Hz que hace que el pin 5 de IC 1 se vuelva bajo alternativamente a una frecuencia de 1 Hz. Esto, a su vez, hace que el ancho de pulso de la clavija 3800 Hz se reduzca hasta un punto que casi desactiva Q1. Esto produce un efecto de alarma de pulso agudo de 1 Hz en el altavoz.
Circuito de alarma Warble He-Haw
Si desea convertir el diseño anterior en una alarma de gorjeo penetrante, puede hacerlo simplemente reemplazando el diodo D1 con una resistencia de 10 K como se muestra en el diagrama anterior. También conocidas como alarmas he-haw, se utilizan comúnmente en vehículos de emergencia europeos.
Sabemos que el pin 5 se puede utilizar con una señal externa alta / baja para modular la salida del pin 3 con un ancho de pulso de ensanchamiento / estrechamiento correspondiente. El suministro alterno alto bajo de 1 Hz en el pin 5 de IC2 fuerza el voltaje del pin de salida n. ° 3 del IC 1 a generar una frecuencia que cambia simétricamente que varía de 500 Hz a 440 Hz. Esto hace que el altavoz genere el sonido de alarma agudo de volumen alto requerido a una frecuencia de 1 Hz.
Hacer una sirena de policía
El IC 555 también se puede usar para hacer un circuito de sirena de policía que imite perfectamente, como se demostró anteriormente.
El circuito está diseñado para producir el típico sonido de llanto que se escucha comúnmente en las sirenas de la policía.
Aquí IC2 está conectado como un oscilador de baja frecuencia con una frecuencia configurada a una tasa de encendido y apagado de 6 segundos.
La rampa de onda triangular exponencial lenta generada a través de su C1 se alimenta en la base de Q1 configurada como un seguidor emisor .
La frecuencia de IC1 se establece en 500 Hz, que se convierte en su frecuencia central.
La rampa de subida y bajada lenta en la base de Q1 sigue en su emisor y modula el pin 5 de IC1. La rampa lenta provoca ciclos alternos de voltaje de aumento lento durante 3 segundos y voltaje de disminución lenta durante los 3 segundos en el pin 5. Debido a esta frecuencia del pin 3 y PWM también modula en consecuencia generando el efecto de sonido de la sirena de la policía.
Circuito de alarma de alerta roja Star Trek
El último circuito de la lista es otro generador de efectos de sonido muy interesante que utiliza el oscilador astable IC 555. Es el generador de sonido de alarma de alerta roja, también llamada alarma de Star Trek debido a su uso frecuente en la popular serie de televisión Star Trek.
Por lo general, el sonido de la alarma de alerta roja se inicia con un tono de baja frecuencia, que sube a una nota de alta frecuencia en un lapso rápido de alrededor de 1,15 segundos, se corta durante 0,35 segundos y vuelve a subir de una frecuencia baja a una alta, y el ciclo continúa dando lugar al sonido de alarma de alerta roja de Star Trek.
Al igual que los circuitos de sonido de alarma y sirena anteriores, este circuito también sigue repitiendo la secuencia mientras permanece encendido.
El IC 2 aquí está configurado como un circuito oscilador no simétrico. El condensador C1 se carga alternativamente a través de los elementos R1 y D1, y se descarga alternativamente a través de R2.
Esto produce un rápido aumento y desvanecimiento de ventajas en diente de sierra en el condensador C1. Esta señal de rampa es amortiguada por el seguidor del emisor y se aplica como voltaje de modulación al pin 5 de entrada de control de IC1 a través de R7.
Debido a la naturaleza del diente de sierra, esta forma de onda hace que la frecuencia de salida de la patilla 3 de IC1 aumente gradualmente para la parte de la forma de onda que decae lentamente, y luego cae rápidamente durante la parte de colapso de la forma de onda.
Durante cada una de las secciones en decadencia del ciclo de forma de onda, el pulso rectangular correspondiente del pin 3 de IC2 apaga instantáneamente Q2, lo que a su vez hace que el pin2 de IC2 baje. Esto interrumpe la salida C2 y el tono ascendente en el altavoz, dando lugar al peculiar efecto de sonido de alarma de alerta roja de Star Trek.
De nuevo a usted
Bueno, estas fueron algunas sugerencias sobre cómo usar IC 555 para crear circuitos útiles de alarma y oscilador de sirena. ¿Tiene algún otro generador de efectos de sonido interesante que utilice IC 555? Si lo hace, proporcione los detalles aquí, estaremos encantados de incluirlos en la lista anterior.
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