Circuits d'oscillateur, d'alarme et de sirène IC 555

Dans cet article, nous allons apprendre à construire et à optimiser des circuits d'oscillateur IC 555 de base, dont les formes d'onde peuvent être encore améliorées pour générer des effets sonores complexes tels qu'une alarme de gazouillis, une sirène de police, une alarme d'alerte rouge, une alarme de star trek, etc.

Aperçu

Le mode de base qui est normalement utilisé pour fabriquer des oscillateurs IC 555 est le mode de circuit astable.

Si nous regardons le circuit astable montré ci-dessous, nous trouver les broches rejoint de la manière suivante:

• La broche de déclenchement 2 est court-circuitée sur la broche de seuil 6.
• Une résistance R2 connectée entre la broche 2 et la broche de décharge 7.

Dans ce mode, lors de la mise sous tension, le condensateur C1 se charge de manière exponentielle via les résistances R1 et R2. Lorsque le niveau de charge monte jusqu'à 2/3 de la tension d'alimentation, la broche de décharge 7 devient basse. Pour cette raison, C1 commence maintenant à se décharger de manière exponentielle et, lorsque le niveau de décharge tombe à 1/3 du niveau d'alimentation, envoie un déclencheur à la broche 2.

Lorsque cela se produit, la broche 7 devient à nouveau haut, initiant l'action de charge sur le condensateur jusqu'à ce qu'elle apprenne le niveau d'alimentation 2/3. Le cycle continue indéfiniment établissant le mode astable du circuit.

Le fonctionnement ci-dessus de l'astable entraîne deux types d'oscillations qui se produisent à travers C1 et à travers la broche de sortie 3 du circuit intégré. À travers C1, l'augmentation et la chute exponentielles de la tension créent une fréquence en dents de scie qui apparaît.

La bascule interne répond à ces fréquences en dents de scie et se convertit alors en ondes rectangulaires au niveau de la broche de sortie 3 du circuit intégré. Cela nous fournit les oscillations d'onde rectangulaires requises à la sortie de la broche IC 3.

Étant donné que la fréquence d'oscillation dépend entièrement de R1, R2 et C1, l'utilisateur est en mesure de modifier les valeurs de ces composants pour obtenir toutes les valeurs souhaitées pour les périodes ON OFF des fréquences d'oscillation, ce qui est également appelé contrôle PWM ou contrôle du cycle de service. .

Le graphique ci-dessus nous fournit la relation entre R1 et C1.

R2 est ignoré ici car sa valeur est négligeable par rapport à R2.

Circuit oscillateur à onde carrée de base utilisant IC 555

De la discussion ci-dessus, nous avons appris comment un IC 555 peut être utilisé dans ce mode astable pour créer un circuit oscillateur à ondes carrées de base.

La configuration permet à l'utilisateur de faire varier les valeurs de R1 et R2 de 1K à plusieurs mégohms pour obtenir une vaste gamme de fréquences sélectionnables et de cycles de service à la broche de sortie 3.

Cependant, il faut noter que la valeur R1 ne doit pas être trop petite car la consommation de courant effective du circuit est déterminée par R1. Cela se produit parce que pendant chaque processus de décharge C1, la broche 7 atteint le potentiel de masse en soumettant R1 directement à travers la ligne positive et la ligne de masse. Si sa valeur est faible, il peut y avoir un drain de courant important, augmentant la consommation globale du circuit.

R1 et R2 déterminent également la largeur des impulsions oscillatoires produites au niveau de la broche 3 du circuit intégré. R2 peut être utilisé spécifiquement pour contrôler le rapport marque / espace des impulsions de sortie.

Pour les différentes formules de calcul du rapport cyclique, de la fréquence et du PWM d'un oscillateur IC 555 (astable) peut être étudié dans cet article .

Oscillateur à fréquence variable utilisant IC 555

Le circuit astable expliqué ci-dessus peut être amélioré avec une fonction variable qui permet à l'utilisateur de faire varier le PWM et également la fréquence du circuit comme souhaité. Cela se fait simplement en ajoutant un potentiomètre en série avec la résistance R2 comme indiqué ci-dessous. La valeur de R2 doit être petite par rapport à la valeur du pot.

Dans la configuration ci-dessus, la fréquence d'oscillation peut varier de 650 Hz à 7,2 kHz à travers les variations de potentiomètre indiquées. Cette plage peut être encore augmentée et améliorée en ajoutant un commutateur pour sélectionner différentes valeurs pour C1, puisque C1 est également directement responsable du réglage de la fréquence de sortie.

Circuits d'oscillateur PWM variable utilisant IC 555

La figure ci-dessus montre comment un installation de rapport d'espace de marque variable peut être ajouté à n'importe quel circuit oscillateur astable IC 555 de base grâce à un couple de diodes et un potentiomètre.

La fonction permet à l'utilisateur d'obtenir n'importe quel PWM souhaité ou des périodes ON OFF réglables pour les oscillations à la broche de sortie 3 du circuit intégré.

Dans le diagramme de gauche, le réseau impliquant R1, D1 et le pot R3 charge alternativement C1, tandis que le pot R4, D2 et R2 décharge alternativement le condensateur C1.

R2 et R4 déterminent le taux de charge / décharge de C1 et peuvent être ajustés de manière appropriée pour obtenir le rapport MARCHE / ARRÊT souhaité pour la fréquence de sortie.

Le diagramme de droite montre la position R3 décalée en série avec R1. Dans cette configuration, le temps de charge de C1 est fixé par D1 et sa résistance série, tandis que le potentiomètre ne permet le contrôle que du temps de décharge de C1, d'où le temps OFF des impulsions de sortie. L'autre pot R3 permet essentiellement de modifier la fréquence de la sortie au lieu du PWM.

En variante, comme le montrent les figures ci-dessus, il peut être également possible de connecter l'IC 555 dans le mode astable pour ajuster discrètement le rapport marque / espace (temps ON / temps OFF) sans affecter la fréquence oscillatoire.

Dans ces configurations, la longueur des impulsions augmente intrinsèquement à mesure que l'intervalle d'espace est réduit, et vice versa.

Pour cette raison, la période totale de chaque cycle d'onde carrée reste constante.

La caractéristique principale de ces circuits est le cycle de service variable, qui peut être varié de 1% à 99% à l'aide du potentiomètre R3 donné.

Sur la figure de gauche, C1 est chargé en alternance par R1, la moitié supérieure de R3 et D1, tandis qu'il est déchargé au moyen de D2, R2 et la moitié inférieure du potentiomètre R3. Sur la figure de droite, C1 est chargé en alternance via R1 et D1 et la moitié droite du potentiomètre R3, et il est déchargé via le demi-potentiomètre gauche R3, D2 et R2.

Dans les deux astables ci-dessus, la valeur de C1 règle la fréquence oscillatoire à environ 1,2 kHz.

Comment mettre en pause ou démarrer / arrêter la fonction d'oscillateur Astable IC avec bouton poussoir

Vous pouvez activer / désactiver un oscillateur astable IC 555 de plusieurs manières simples.

Cela peut être fait à l'aide de boutons poussoirs ou via un signal d'entrée électronique.

Dans la figure ci-dessus, la broche 4, qui est la broche de réinitialisation du circuit intégré, est mise à la terre via R3, et un interrupteur à enclenchement est connecté à travers la ligne d'alimentation positive.

La broche 4 de l'IC 555 a besoin d'un minimum de 0,7 V pour rester polarisée et pour maintenir le fonctionnement de l'IC activé. Appuyer sur le bouton active la fonction d'oscillateur astable IC, tandis que le relâchement du commutateur supprime la polarisation de la broche 4 et la fonction IC est désactivée.

Cela peut également être mis en œuvre via un signal positif externe sur la broche 4 avec le commutateur retiré et R3 connecté tel quel.

Dans l'autre alternative, comme illustré ci-dessus, la broche 4 du circuit intégré peut être vue polarisée en permanence via R3 et l'alimentation positive. Ici, le bouton-poussoir est connecté entre la broche 4 et la masse. Cela implique que lorsque le bouton-poussoir est enfoncé, les ondes carrées de sortie du circuit intégré sont désactivées, ce qui fait passer la sortie à 0V.

Le relâchement du bouton poussoir commence la génération des ondes carrées astables normalement à travers la broche 3 du CI.

La même chose peut être obtenue grâce à un signal négatif appliqué de l'extérieur ou un signal 0 V à la broche 4 avec R3 connecté tel quel.

Utilisation de la broche 2 pour contrôler la fréquence astable

Dans nos discussions précédentes, nous avons appris comment la génération d'impulsions d'un IC 555 pouvait être contrôlée via la broche 4.

Nous allons maintenant voir comment la même chose peut être obtenue via la broche 2 du CI comme indiqué ci-dessus.

Lorsque S1 est enfoncé, la broche 2 est soudainement appliquée avec un potentiel de masse, ce qui fait chuter la tension aux bornes de C1 en dessous de 1/3 Vcc. Comme nous savons que lorsque la tension de la broche 2 ou le niveau de charge à travers C1 est maintenu en dessous de 1/3 Vcc, la broche de sortie 3 devient élevée en permanence.

Par conséquent, le fait d'appuyer sur S1 provoque une chute de tension sur C1 en dessous de 1/3 Vcc, forçant la broche de sortie 3 à passer au niveau haut tant que S1 reste enfoncé. Cela inhibe le fonctionnement normal des oscillations astables. Lorsque le bouton-poussoir est relâché, la fonction astbale est rétablie dans des conditions normales. La forme d'onde sur le côté droit reconnaît la réponse de la broche 3 à la pression du bouton-poussoir.

Le fonctionnement ci-dessus peut également être commandé à l'aide d'un circuit numérique externe à travers la diode D1. Une logique négative à la cathode de la diode initie les actions ci-dessus, tandis qu'une logique positive n'a aucun effet, et permet aux fonctions de l'astable de retrouver son fonctionnement normal.

Comment moduler l'oscillateur IC 555

La broche 5, qui est l'entrée de commande de l'IC 555, est l'un des brochages importants et utiles de l'IC. Il permet à l'utilisateur de moduler la fréquence de sortie du CI simplement en appliquant un niveau DC réglable sur la broche # 5.

Un potentiel CC croissant fait augmenter proportionnellement la largeur d'impulsion de fréquence de sortie, tandis que l'abaissement du potentiel CC fait que la largeur d'impulsion de fréquence devient proportionnellement plus étroite. Ces potentiels doivent être strictement compris entre le 0V et le niveau Vcc complet.

Sur la figure ci-dessus, le réglage du potentiomètre génère un potentiel variable au niveau de la broche 5, ce qui amène la largeur d'impulsion de sortie de la fréquence d'oscillation à changer en conséquence.

Puisque la modulation fait changer la largeur d'impulsion de sortie, elle affecte également la fréquence, puisque C1 est forcé de changer ses périodes de charge / décharge en fonction du réglage du potentiomètre.

Lorsqu'un courant alternatif variable ayant une amplitude entre 0 V et Vcc est appliqué à la broche 5, le PWM de sortie ou la largeur d'impulsion suit également l'amplitude alternative variable générant un train continu d'impulsions d'élargissement et de rétrécissement d'une broche 3.

Un signal CA peut également être utilisé pour la modulation, simplement en intégrant la broche 5 avec un CA externe via un condensateur 10uF.

Faire des alarmes et des sirènes avec IC 555

La configuration d'oscillateur astable polyvalente de l'IC 555 nous permet de l'implémenter pour fabriquer divers types de sirènes et de circuits d'alarme. Cela devient possible car un astable est essentiellement un générateur de formes d'ondes et peut être personnalisé pour générer différents types de formes d'ondes sonores, ressemblant à des sons d'alarme et de sirène.

Dans la figure ci-dessus, nous pouvons voir l'IC 555 configuré comme un monotone de fréquence 800 Hz circuit d'alarme .

Le haut-parleur peut avoir n'importe quelle valeur d'impédance, en raison de la présence de la résistance de limitation de courant Rx. Une valeur sûre pourrait être d'environ 70 Ohms 1 watt.

Pour créer un circuit d'alarme à tonalité continue haute puissance, nous améliorons le circuit ci-dessus via un pilote de transistor de puissance Q1 et un haut-parleur plus puissant, comme indiqué ci-dessous:

Puisque la conception peut produire un niveau élevé de volatilité d'ondulation, D1 et C3 sont inclus pour empêcher l'interférence d'ondulation avec le fonctionnement de l'IC 555.

Les diodes D2 et D3 sont incluses pour neutraliser les pointes de commutation inductives générées par la bobine de haut-parleur et pour protéger le transistor Q1 contre les dommages.

Circuit d'alarme pulsé IC 555

L'alarme monotone 800 Hz précédente pourrait être convertie en une alarme 800 Hz pulsée plus intresrétante en ajoutant un autre multivibrateur astable avec le circuit du générateur de tonalité comme indiqué ci-dessous.

Nous avons déjà étudié comment la broche 5 peut être utilisée pour contrôler la largeur d'impulsion de l'IC 555.

Ici, IC 2 est configuré comme un circuit oscillateur à 1 Hz, ce qui fait que la broche 5 de IC 1 devient alternativement basse à une fréquence de 1 Hz. Cela provoque à son tour une réduction de la largeur d'impulsion de la broche 3 800 Hz à un point qui désactive presque Q1. Cela produit un effet d'alarme pulsé à 1 Hz sur le haut-parleur.

Circuit d'alarme Warble He-Haw

Si vous souhaitez convertir la conception précédente en une alarme perçant les oreilles, vous pouvez le faire en remplaçant simplement la diode D1 par une résistance de 10 K comme indiqué dans le diagramme ci-dessus. Également appelés alarme he-haw, ils sont couramment utilisés dans les véhicules d'urgence européens.

Nous savons que la broche 5 peut être utilisée avec un signal externe haut / bas pour moduler la sortie de la broche 3 avec une largeur d'impulsion d'élargissement / rétrécissement correspondante. L'alimentation alternative haute basse de 1 Hz à la broche 5 de IC2 force la tension de sortie de la broche n ° 3 de IC 1 à générer une fréquence changeant symétriquement variant de 500 Hz à 440 Hz. Cela amène le haut-parleur à générer le son d'alarme de gazouillis à volume élevé requis à une fréquence de 1 Hz.

Faire une sirène de police

L'IC 555 peut également être utilisé pour réaliser un circuit de sirène de police parfaitement imitant comme démontré ci-dessus.

Le circuit est conçu pour produire le son de gémissement typique généralement entendu dans les sirènes de police.

Ici IC2 est connecté en tant qu'oscillateur basse fréquence avec une fréquence réglée à une fréquence ON OFF de 6 secondes.

La lente rampe d'onde triangulaire exponentielle générée à travers son C1 est alimentée à la base de Q1 configuré comme un émetteur suiveur .

La fréquence de IC1 est fixée à 500 Hz qui devient sa fréquence centrale.

La rampe lente de montée et de descente à la base de Q1 suit au niveau de son émetteur et module la broche 5 de IC1. La rampe lente provoque des cycles alternés de tension ascendante lente pendant 3 secondes et de tension décroissante lente pendant les 3 secondes sur la broche 5. En raison de cette fréquence de la broche 3, PWM module également en conséquence, générant l'effet sonore de la sirène de police.

Circuit d'alarme Red Alert Star Trek

Le dernier circuit de la liste est un autre générateur d'effets sonores très intéressant utilisant l'oscillateur astable IC 555. Il s'agit du générateur de son d'alarme d'alerte rouge, également appelé alarme star trek en raison de son utilisation fréquente dans la populaire série télévisée star trek.

En règle générale, le son d'alarme d'alerte rouge démarre avec une tonalité basse fréquence, qui monte à une note haute fréquence dans un intervalle rapide d'environ 1,15 seconde, et se coupe pendant 0,35 seconde, puis passe à nouveau d'une fréquence basse à haute, et le cycle continue de déclencher l'alerte rouge de Star Trek.

Tout comme les circuits sonores d'alarme et de sirène précédents, ce circuit continue également de répéter la séquence tant qu'il reste alimenté.

L'IC 2 est ici configuré comme un circuit oscillateur non symétrique. Le condensateur C1 est chargé en alternance à travers les éléments R1 et D1, et se décharge en alternance à travers R2.

Cela produit une augmentation rapide et une décoloration en dents de scie plus à travers le condensateur C1. Ce signal de rampe est tamponné par l'émetteur suiveur et appliqué en tant que tension de modulation à la broche d'entrée de commande 5 de IC1 via R7.

En raison de la nature en dents de scie, cette forme d'onde fait que la fréquence de sortie de la broche 3 de IC1 augmente progressivement pour la partie à décroissance lente de la forme d'onde, puis chute rapidement pendant la partie de réduction de la forme d'onde.

Pendant chacune de la section de décroissance du cycle de forme d'onde, l'impulsion rectangulaire correspondante de la broche 3 de IC2 éteint instantanément Q2, ce qui à son tour amène la broche2 de IC2 à passer au niveau bas. Cela interrompt la sortie C2 et la tonalité ascendante sur le haut-parleur, donnant lieu à l'effet sonore d'alarme rouge particulier d'alerte star trek.

Retour à vous

Eh bien, ce sont quelques conseils sur la façon d'utiliser IC 555 pour créer des circuits d'alarme et d'oscillateur de sirène utiles. Avez-vous un autre générateur d'effets sonores intéressant utilisant IC 555? Si vous le faites, veuillez fournir les détails ici, nous serons très heureux de l'inclure dans la liste ci-dessus.