Generador de impulsos con control independiente de frecuencia y ciclo de trabajo. Esquema, descripción

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Generador de impulsos con control independiente de frecuencia y ciclo de trabajo. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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No hace mucho necesitaba montar un generador de impulsos cuadrado con una salida relativamente potente y un control manual fluido de la frecuencia y el ciclo de trabajo. Teniendo algo de experiencia, inmediatamente decidí que la base del generador debería ser el chip temporizador NE555 (KR1006VI1). Se produce desde hace décadas, es económico, confiable, tiene excelentes características y es fácilmente compatible con chips lógicos CMOS y TTL. El voltaje de suministro del temporizador puede oscilar entre 5 y 15 V y la salida puede soportar una corriente de carga de hasta 200 mA.

Desafortunadamente, la búsqueda en Internet de un circuito generador adecuado no arrojó ningún resultado. Todos los encontrados sufrieron el mismo inconveniente: cuando cambió la frecuencia, también cambió el ciclo de trabajo de los pulsos de salida. O el ajuste del ciclo de trabajo es suave y la frecuencia es gradual mediante un interruptor. Como resultado, el generador necesario fue desarrollado de forma independiente.

Como sabes, el temporizador NE555 tiene dos comparadores de voltaje. El umbral de respuesta de uno de ellos (condicionalmente el superior) sin conectar resistencias adicionales es igual a 2/3 de la tensión de alimentación, y el segundo (inferior) es dos veces menor. El voltaje en el capacitor de sincronización fluctúa entre estos umbrales durante el funcionamiento del generador. Para cambiar el ciclo de trabajo, se conoce una técnica clásica: aplicar voltaje desde la salida del microcircuito a través de diodos multidireccionales a los terminales extremos de una resistencia variable que regula el ciclo de trabajo y conectar su motor a un capacitor de sincronización. Con este ajuste, la frecuencia del pulso no cambia, ya que la suma de las resistencias de las resistencias a través de las cuales se carga y descarga el capacitor permanece constante.

Pero, ¿cómo ajustar suavemente la frecuencia sin cambiar el ciclo de trabajo? Decidí hacer esto controlando la diferencia en los umbrales de respuesta de los comparadores. Cuanto más pequeño es, menos tiempo, en igualdad de condiciones, se necesita para recargar el condensador de un umbral a otro y viceversa, mayor será la frecuencia del pulso.

Teniendo algo de experiencia, inmediatamente decidí que la base del generador debería ser el chip temporizador NE555 (KR1006VI1).

Generador de impulsos con control independiente de frecuencia y ciclo de trabajo
La figura. 1

El problema se puede solucionar montando el generador según el circuito que se muestra en la figura. Aquí, el comparador inferior interno del temporizador DA2 se reemplaza por uno externo, ensamblado en un chip DA1 separado. Su entrada no inversora está conectada al condensador de temporización C1, y a la entrada inversora está conectado un divisor de voltaje que consta de resistencias R2, R3, R6-R8, que establece el umbral de funcionamiento. Cuando la resistencia variable R7 está en circuito abierto o cuando su resistencia es muy alta, el umbral de respuesta del comparador DA1 es exactamente el mismo que el del comparador interno del temporizador DA2 que está apagado: 1/3 de la tensión de alimentación. Esta igualdad se logra ajustando la resistencia R3. Al reducir la resistencia de la resistencia variable R7, simétricamente con respecto a la mitad de la tensión de alimentación, se acercan los umbrales del comparador superior del temporizador DA2 y del comparador externo DA1. Como resultado, la frecuencia de los pulsos aumenta y su ciclo de trabajo, establecido por la resistencia variable R4, permanece sin cambios.

Hay que decir que en la primera versión del generador, cuyo diagrama publiqué en el foro del portal de Internet KAZUS.RU kazus.ru/forums/showthread.php?t=94852, falta la resistencia R6. Pero, como resultó, sin él no es posible lograr la simetría completa de los umbrales, interfiere el divisor de voltaje dentro del temporizador conectado a su salida 5, que forma el umbral inferior del umbral superior. La resistencia R6, cuya resistencia es igual a la suma de las resistencias de las resistencias de este divisor, compensa su influencia, haciendo simétrico todo el circuito de formación de umbral.

Subjetivamente, la calidad del equilibrio se puede evaluar conectando un voltímetro de voltaje constante entre el pin 3 del temporizador y el cable común. Sus lecturas deben depender únicamente de la posición de la resistencia variable R4. Al ajustar la frecuencia con la resistencia variable R7, no deben cambiar. Esto se logra usando una resistencia sintonizada R3. Si la frecuencia del pulso es tan baja que la aguja del voltímetro oscila al mismo tiempo que ella, debe conectar el voltímetro al temporizador a través de un circuito RC integrado con una constante de tiempo suficientemente grande o aumentar temporalmente la frecuencia del pulso instalando un capacitor C1 de menor tamaño. capacidad.

Con las capacidades de los elementos indicadas en el diagrama y una tensión de alimentación de 15 V, la resistencia variable R7 regula la frecuencia de pulso de aproximadamente 50 a 830 Hz. Sin embargo, reducir la tensión de alimentación a 5 V provoca una disminución de la frecuencia de casi la mitad. En este sentido, es recomendable alimentar el generador con tensión estabilizada.

La capacidad de carga de la salida del temporizador NE555 permite el control directo de actuadores y elementos clave bastante potentes. Esta circunstancia, así como la posibilidad de una regulación independiente de la frecuencia y el ciclo de trabajo, puede dar lugar a una amplia gama de aplicaciones para el generador.

Autor: P. Galashevsky

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