Принципиальная схема парктроника ne555 фотодиод
Парковочная система автомобиля обычно состоит из нескольких основных узлов: блока управления, датчиков, проводки. При использовании беспроводного соединения провода к датчикам отсутствуют. Существуют также системы без ультразвуковых сонаров, вместо которых в бампере прокладывается играющая роль антенны металлизированная лента. Причинами неисправностей парктроника могут стать неполадки в работе всех перечисленных компонентов.
Причины неисправностей парктроника
Рассмотрим основные причины сбоев в работе различных узлов парковочных радаров.
Датчики
Если в автомобиле не работает парктроник, причины чаще всего связаны с некорректной работой датчиков.
- Загрязнения, налипания льда, снега. Это очень распространенные причины неисправности датчика парктроника. Ультразвуковой сонар включает и передатчик, и приёмник. Поэтому налипание льда или грязи способно привести как к снижению чувствительности (система не будет видеть препятствие вообще либо неправильно определять расстояние до него), так и к ложным срабатываниям из-за отражения сигнала от помехи на внешней поверхности прибора. Загрязнения приводят к неполадкам и в случае использования вместо сонаров металлизированной ленты.
- Попадание влаги. Обычно сенсоры изготавливаются во влагозащитных корпусах. Однако попадание внутрь жидкости все-таки возможно, особенно под сильным напором воды на мойке. Влага способна вызвать как кратковременные неполадки, так и полный выход устройства из строя. Если датчик парктроника постоянно пищит, одна из возможных причин — именно попадание влаги.
- Механические повреждения, перекос. Сонар может повредиться в результате удара. Возможен также перекос, из-за которого сигнал будет излучаться в неправильном направлении, и даже проваливание прибора внутрь бампера.
- Плохое крепление. При некачественном монтаже возможна потеря контакта с соединительными проводами. Корпус устройства иногда болтается, что становится причиной нестабильной работы.
- Заводской брак, выход из строя. Если парктроник не работает изначально, весьма вероятен заводской брак. Сенсор может выйти из строя и в процессе эксплуатации. В таком случае его нужно просто заменить (как вариант — отремонтировать, что зачастую экономически нецелесообразно).
Блок управления
Неисправность блока управления зачастую выявить достаточно просто: он сам сообщит о возникшей неполадке. Однако это происходит не всегда. Возможны следующие основные проблемы с блоками управления парктроника.
- Загрязнения, попадания пыли, влаги. Можно разобрать модуль и аккуратно его почистить. Нередко это помогает устранить неисправность.
- Неправильные настройки. Если у вас постоянно пищит парктроник при включении задней передачи, причина может заключаться и в завышенной чувствительности. Настройка прибора поможет устранить эту неисправность. Нередко из-за сбоя настроек плохо работают беспроводные системы. В этом случае восстановить работоспособность помогает сброс параметров с помощью соответствующей кнопки на роутере.
- Неисправности радиоэлектронных цепей. Самая большая неприятность с парктроником — это выход из строя электронной начинки блока управления. Самостоятельно тут лучше ничего не трогать. Если аппарат гарантийный, то вам повезло. Если нет, и простая очистка от пыли не помогла — ремонт может оказаться весьма дорогостоящим.
Проводка
Если перестал работать парктроник, причины нередко связаны с проводкой. Провода могут быть перебиты или передавлены. Возможен плохой контакт с сенсором, окисление, короткое замыкание. Иногда бывает сорвана изоляция кабеля.
Конкретные неисправности парктроника и их вероятные причины
Опишем наиболее характерные неполадки парковочных радаров и почему они возникают.
- Парктроникпищит без препятствия. Вероятные причины: попадание влаги внутрь сенсора, налипание грязи или снега, неправильные настройки прибора (завышенная чувствительность). Зачастую это проявляется при включении задней скорости — устройство сразу же начинает подавать сигнал. Возможно также короткое замыкание проводки, неисправность управляющего модуля, проваливание датчика внутрь бампера.
- Постоянно глючит парктроник, неустойчиво работает без особой системы. Здесь тоже может быть проблема в попадании влаги, загрязнении, реже — неправильных настройках. Возможно, плохие контакты на сенсорах или передавлены соединительные кабеля. Ещё одна вероятная причина — механический перекос сонара или проседание кузова автомобиля, из-за которого излучение может отражаться от неровностей на дороге. Иногда помогает сброс параметров.
- Радар неправильно определяет расстояние. Наиболее вероятны загрязнения датчиков, неправильная настройка параметров.
- Парковочная система некорректно работает с одной стороны машины, проявляются значительные мертвые зоны. Проблема — в выходе из строя конкретных сенсоров (либо проводки к ним).
- Парктроник плохо работает, не определяет препятствия при приближении к ним. Возможны загрязнения сенсоров, проблемы с проводкой, загрубление настроек. Может помочь заводской сброс параметров.
- Парковочная система вообще не работает, не подаёт сигнал при включении или при заднем ходе. Проблема может быть в отсутствии питания, неисправном модуле управления. Стоит проверить напряжение питания и заземление, разобрать блок и почистить его от пыли и влаги. Если устройство не работало изначально — возможен заводской брак или некорректная установка.
Несколько советов в заключение
Периодически проверяйте состояние датчиков и проводки. Очищайте поверхность сенсоров и места соединений от пыли, грязи, влаги. Если в сонары попала вода — высушите их. Следите также за состоянием управляющего модуля.
Принцип действия парковочных систем основан на излучении сигналов, которые принимаются после отражения от препятствия и обрабатываются управляющим устройством (например, микроконтроллером). Исходя из параметров принятого сигнала рассчитывается расстояние до препятствия, после чего соответствующая информация выводится на блок индикации. Особенности конкретной принципиальной электрической схемы парктроника могут отличаться в зависимости от типа используемых датчиков, количества дополнительных функций, стоимости парковочной системы и пр. Основной принцип работы при этом остаётся неизменным.
В качестве излучателей и приёмников обычно используются одни и те же датчики. Наиболее распространенный вариант — ультразвуковые сонары, но применяются также инфракрасные и электромагнитные сенсоры.
Функциональная схема парктроника
Рассмотрим принцип действия парковочного ассистента на примере одного из вариантов функциональной схемы устройства.
Управление работой данной схемы осуществляется микроконтроллером (МК на рис. 1). Микроконтроллер в заданные моменты времени подаёт управляющие сигналы на передатчик (Прд), который включает сенсоры (УЗИ) на передачу. При приближении к препятствию отраженные от него сигналы поступают на схему приемника (Прм), затем усиливаются усилителем (У) и поступают на микроконтроллер.
Микросхема МК анализирует параметры принятых сигналов (в случае ультразвуковых сенсоров — величину временной задержки), после чего управляет дальнейшей работой передатчика и блока сигнализации (БСИ).
Функциональные схемы разных парктроников имеют определенные отличия. Например, более простые могут обходиться вообще без микроконтроллеров. Управление в таком случае осуществляется посредством других электронных микросхем.
Принципиальная схема парктроника на счетчике-делителе
Рассмотрим пример принципиальной электрической схемы парктроника, собранной на десятичном счетчике-делителе. В нашем случае это МС К561ИЕ8.
В качестве датчиков используются два разных устройства — ультразвуковой излучатель (TX, MA40S4S) и приёмник (RX, MA40S4R). Генератор ультразвуковых импульсов собран на МС К561ТЛ. Здесь DD1.5 играет роль выходного буфера, DD1.6 – усилителя выходного сигнала, а DD1.4 – непосредственно генератора. Генерируемая частота составляет примерно 40 кГц, причём этот показатель можно подстроить посредством резистора R14.
Парктроник запитывается от сети 12 В (желательно брать питание от лампы заднего хода либо использовать альтернативные варианты при подключении передних датчиков). Стабилизатор входного напряжения выполнен на элементе DA1.
В момент сброса десятичного счётчика на выходе Q0 формируется управляющий электрический импульс, запускающий работу излучателя TX на передачу. Остальные выходы К561ИЕ8 задействованы для индикации расстояния от препятствия.
Отраженный сигнал после детектирования на RX усиливается каскадом VT1–VT4 и переключает триггер (DD1.1 и DD1.2). Тем самым работа счетчика временно останавливается. Включается один из светодиодов, сигнализирующий о расстоянии до препятствия. Включение диода HL9 говорит о максимальной дистанции до преграды, а HL1 – о минимальной. Одновременно с диодом HL1 включается звуковая сигнализация на зуммере BF.
Описанная принципиальная схема предусматривает возможность ручного регулирования ряда параметров. Потенциометром R14 настраивается чувствительность устройства. Посредством R15 задаётся диапазон срабатывания между светодиодами. Например, можно установить промежуток 10 см для каждого из диодов, тогда парктроник будет срабатывать при расстоянии в 90 см от препятствия.
Отметим, что приведённая электрическая схема парктроника позволяет подключить его всего с одной парой датчиков. Это очень простой и недорогой вариант организации парковочной системы.
Принципиальная электрическая схема на микроконтроллере
Эта принципиальная электрическая схема парктроника соответствует приведенной на рис. 1 функциональной.
В качестве времязадающей цепи используется схема на кварцевом генераторе ZQ (8 МГц) и конденсаторах C3, C4. Ультразвуковые излучатели подключены на выводы 15—18 порта 2 контроллера. На входы излучателей подаются пакеты импульсов длительностью 1 мс с возбуждающим напряжением размахом 10 В.
Отраженные ультразвуковые волны принимаются приёмниками BQ1, BQ5—7, включенными во входную цепь трехкаскадного усилителя на транзисторах КТ3102. С выхода усилителя сигнал подаётся на вход P32 контроллера — неинвертирующий вход компаратора. С делителя R1–R3 на инвертирующий вход P33 подаётся эталонное напряжение +2,7 В. Дополнительную защиту от помех обеспечивает ограничительный диод VD1 с конденсатором C1. Для ограничения мгновенных значений принятого импульса уровнями 0 и 5 В используются диоды VD2 и VD3.
Принципиальная электрическая схема данного парковочного радара подразумевает подключение питания к лампе заднего хода автомобиля, левому и правому поворотникам. Это обеспечивает запуск системы в случае включения задней передачи или начале перестроения/поворота.
Микросхема DA1 преобразует 12 В в питающее напряжение МС Z86E02 + 5 В и стабилизирует его. На резисторе R6 и конденсаторах C2, C8 и C13 собран фильтр для подавления помех. На резисторах R1 и R5 реализован делитель напряжения 2,7 В.
Принцип действия
После включения парковочного радара управляющая микросхема запускает работу излучателей. При появлении в зоне действия системы препятствия происходит отражение ультразвука и возврат его к приёмнику. Микроконтроллер по времени задержки рассчитывает расстояние до преграды и формирует соответствующие предупреждающие сигналы: частые при расстоянии до препятствия менее 1 метра и редкие на дистанциях 1—2 метра.
После излучения пакета длительностью 1 мс контроллер переводит схему в режим ожидания, работа передатчиков подавляется. Если через 60 мс приемниками не была принята отраженная волна, радар опять запускается на передачу.
Схема датчика парктроника на инфракрасном излучении
В завершение приведем простейшую принципиальную электрическую схему датчика парктроника, собранную на инфракрасных излучателях.
Работа этой электрической схемы парктроника основана на взаимодействии операционного усилителя LM324 и таймера NE555. Используются два ИК-диода — передатчик и приёмник. В качестве индикаторов задействованы три светодиода — красный, зеленый, жёлтый.
Принципиальная схема парктроника настроена таким образом, что обеспечивает трёхступенчатую сигнализацию о приближающемся объекте. На дистанции 30 см включается желтый светодиод, на 20 см — жёлтый и зелёный, на 10 см горят все три индикатора.
При своей простоте эта схема представляет определенный интерес, поскольку монтажную плату со всеми необходимыми деталями можно купить в любом магазине радиодеталей.
При желании можно самостоятельно собрать парктроник своими руками с помощью этой электрической схемы. Правда, потребуется вынести индикаторы за пределы монтажной платы датчика и разместить их где-нибудь в районе приборной панели.
Парковочный радар автовладельцы чаще называют парктроником. Это электронное устройство работает по принципу эхолокатора и помогает водителям парковаться без инцидентов. Если вы планируете оснастить автомобиль столь нужным помощником, но ехать на СТО не хочется, узнайте, как выполняется установка парктроника своими руками без специальных инструментов. Чтобы применить полученные знания на практике потребуется всего несколько часов. В результате вы повысите безопасность вождения при плохой видимости и на ограниченной территории.
Схема подключения парктроника
В стандартную комплектацию парктроника входит 2-8 ультразвуковых сенсора (датчика), блок управления, LED-дисплей, провода с коннекторами. Некоторые модели дисплеев не имеют и оснащаются только звуковыми зуммерами. Все перечисленные компоненты проверяются производителем на совместимость и при монтаже не требуются использовать какие-либо дополнительные переходники.
Сенсоры задних парктроников монтируются в задний бампер. Чтобы подключить передние парктроники, сенсоры соответственно устанавливаются в передний бампер. 4-зонные модели имеют по 6-8 датчиков, которые устанавливаются на оба бампера.
Последовательность подключения компонентов радара (на 4 и на 8 датчиков) вы можете видеть на фото ниже.
Блок управления парктроника размещается в защищенном от влаги месте, обычно в салоне или багажнике. Месторасположение дисплея – зеркало заднего вида, торпедо иди лобовое стекло. Подробное руководство по самостоятельной установке парктроника приводится далее.
Расстояние между датчиками парктроника
Куда ставить датчики, зависит от конструктивных особенностей вашей машины, в частности от её ширины. При установке на бампер 4-х сенсоров, интервал между ними варьируется в пределах 30-40 см. Если устанавливается 2 прибора, расстояние – от 60 до 80 см.
Расстояние от мест установки сенсоров до поверхности дорожного полотна составляет 50-80 сантиметров. Точное значение обычно указано в инструкции производителя. Важно установить сенсоры строго вертикально по отношению к дорожному полотну.
Из-за слишком низкого расположения они будут воспринимать землю как препятствие, что приведёт к ложным срабатываниям. При более высоком расположении увеличатся слепые зоны и при парковке можно зацепить бордюр или подобное препятствие.
Инструкция по подключению парковочного радара
Для установки 4-зонного парктроника (8 сенсоров) своими руками потребуются следующие инструменты:
• набор отвёрток;
• электродрель;
• маркер;
• рулетка;
• изолента;
• двусторонний скотч;
• силиконовый герметик.
Освободите карман багажника для установки в него блока управления. Для фиксации используйте двусторонний скотч.
В комплект парктроника обычно входит фреза – насадка на дрель. С её помощью просверливают отверстия в багажнике для прокладки кабеля и в бамперах для установки датчиков. Диаметр фрезы соответствует размерам датчиков.
Своими руками демонтируйте бампер, удалите с него загрязнения. Используя рулетку и маркер сделайте разметку. Задачу можно облегчить, если на очищенный бампер закрепить малярную ленту и уже на ней отмечать места установки сенсоров.
Первые две отметки поставьте на участках боковых закруглений бампера (слева и справа). Разделите расстояние между проставленными точками на три равных отрезка. На границах между ними проставьте ещё две точки. Таким образом вы разметили бампер под установку четырех сенсоров, между которыми будут равные интервалы.
После разметки оснастите электродрель фрезой и при умеренных оборотах просверлите отверстия в отмеченных местах. У фрезы края остро заточены – работая с ней, будьте осторожны.
Протяните провода в полученные отверстия. Нанесите на каждое полученное посадочное гнездо тонкий слой силиконового герметика и выполните установку датчиков. Если на их корпуса производителем нанесены стрелки, проследите, чтобы они указывали вверх. Действуйте аккуратно: не давите слишком сильно на устройство, вставляя его в отверстие, не тяните за провода.
Провода сгруппируйте в жгут с помощью хомута или изоляционной ленты. Протяните получившийся жгут в штатное отверстие, через которое проходят провода фары, предварительно сняв уплотнитель.
Таким же образом своими руками выполняется установка сенсоров парктроника на передний бампер. Провода передних сенсоров также должны быть проложены в багажник. Проводка проходит через моторный отсек и салон авто.
Кабель по салону прокладывается между крышей и обшивкой потолка. Можно сделать несколько зазоров в обшивке и с помощью веревки протягивать провод через них поэтапно.
Для прокладки кабеля к блоку управления, расположенному в багажнике, запрокиньте задние кресла и снимите напольное покрытие, панель задней стенки и левую боковую панель багажника.
В багажнике провод каждого датчика подсоединяется к соответствующему разъёму блока управления. Для облегчения этой задачи производители парктроников помечают разъёмы латинскими буквами.
К блоку управления подсоединяются и провода дисплея. Выбрав место установки дисплея своими руками зафиксируйте его с помощью двустороннего скотча.
Все компоненты парктроника должны быть закреплены надёжно, чтобы во время движения машины не произошло самопроизвольного отсоединения разъёмов. Важно, не только, как крепится оборудование, но и как проложена проводка. Проследите, чтобы провода не передавливались, не перекручивались и не были сильно натянуты.
Для питания парктроника, подключите блок управления к проводке фонарей заднего хода, чтобы напряжение подавалось только после включения задней передачи. Используйте электросхему своего автомобиля и не забудьте перед началом монтажа отключить его от питания.
Завершающий этап: регулировка и тестирование
Вы узнали, как правильно установить датчики парктроника и другие его компоненты самому, теперь очередь за настройками и тестированием.
Нужные кнопки располагаются на блоке управления или/и на дисплее. Порядок регулировки зависит от модели парктроника. Как включить режим настроек указывается в сопроводительной документации.
Обычно, для этого требуется длительное нажатие на кнопку управления. После этого путём коротких или длительных нажатий перебираете параметры, которые отображаются на дисплее и выбираете нужное значение.
Настройки производятся при включенной задней передаче. Таким образом вы сможете своими руками настроить чувствительность и расстояние срабатывания датчиков, яркость дисплея, громкость аудиосигнала.
Для тестирования выезжайте на ровную, безопасную площадку или дорогу. Используйте в качестве препятствия лист картона, длина и ширина которого не меньше 50 см. Других предметов в зоне действия датчиков не должно быть.
После включения зажигания и задней передачи проверьте, насколько корректно функционирует парктроник, как он определяет расстояние до препятствия и выводит информацию на дисплей, как работает звуковое оповещение.
При дальнейшей эксплуатации учитывайте, что после установки сенсоры корректно реагируют на препятствия при скорости движения задним ходом до 4 километров в час.
Наверняка многим захочется присобачить к AVR фотодетектор, чтобы отслеживать хотя бы наличие или отсутствие света. Это полезно как для роботостроителей, так и для тех кто делает всякую автоматику. Итак, кратко опишу какие бывают фотодетекторы.
 |
Фоторезистор
ИМХО вымирающий вид. Последний раз я его видел еще в детстве. Обычно представляет собой такой металический кругляк со стеклянным окошком, в котором видна этакая сероватая зигзагообразная дорожка. При освещении его сопротивление падает, правда незначительно, раза в три четыре.
Фототранзистор
Последнее время я на них натыкаюсь постоянно, неиссякаемый источник фототранзисторов — пятидюймовые дисководы. Последний раз я, по цене грязи, надыбал на радио барахолке штук 5 платок от дисковертов, там светотранзисторы стоят напротив дырок контроля записи и вращения дискеты. Еще сдвоенный фототранзистор (а может и фотодиод, как повезет) стоит в обычной шариковой мышке.
Выглядит как обычный светодиод, только корпус прозрачный. Впрочем, светодиоды тоже такие же бывают так что перепутать кто из них кто раз плюнуть. Но это не беда, партизан легко вычисляется обычным мультиметром. Достаточно включить омметр между его эмитером и коллектором (базы у него нет) и посветить на него, как его сопротивление рухнет просто катастрофически — с десятков килоом до считанных ом. Тот который у меня в детекторе вращения шестерен в роботе меняет свое сопротивление с 100кОм до 30 Ом. Работает фототранзистор подобно обычному — держит ток, но в качестве управляющего воздействия тут не ток базы, а световой поток.
Фотодиод
Внешне ничем не отличается от фототранзистора или обычного светодиода в прозрачном корпусе. Также порой встречаются древние фотодиоды в металлических корпусах. Обычно это совковые девайсы, марки ФД-чето там. Такой металлический цилиндрик с окошком в торце и торчащими из задницы проводками.
В отличии от фототранзистора, может работать в двух разных режимах. В фотогальваническом и фотодиодном.
В первом, фотогальваническом, варианте фотодиод ведет себя как солнечная батарейка, то есть посветил на него — на выводах возникло слабенькое напряжение. Его можно усилить и применить =). Но куда проще работать в фотодиодном режиме. Тут мы подаем на фотодиод обратное напряжение. Поскольку он хоть и фото, но диод, то в обратную сторону напряжение не пойдет, а значит его сопротивление будет близко к обрыву, а вот если его засветить, то диод начнет очень сильно подтравливать и сопротивление его будет резко падать. Причем резко, на пару порядков, как у фототранзистора.
Спектр
Кроме типа прибора у него еще есть рабочий спектр. Например, фотодетектор заточенный на инфракрасный спектр (а их большинство) практически не реагирует на свет зеленого или синего светодиода. Плохо реагирует на лампу дневного света, но хорошо реагирует на лампу накаливания и красный светодиод, а уж про инфракрасный и говорить нечего. Так что не удивляйся если у тебя фотодатчик плохо реагирует на свет, возможно ты со спектром ошибся.
Подключение
Теперь пора показать как это подключить к микроконтроллеру. С фоторезистором все понятно, тут заморочек нет никаких — берешь и подцепляешь как по схеме.
С фотодиодом и фототранзистором сложней. Надо определить где у него анод/катод или эмитер/коллектор. Делается это просто. Берешь мультиметр, ставишь его в режим прозвонки диодов и цепляешься на свой датчик. Мультиметр в этом режиме показывает падение напряжения на диоде/транзисторе, а падение напряжения тут в основном зависит от его сопротивления U=I*R. Берешь и засвечиваешь датчик, следя за показаниями. Если число резко уменьшилось, значит ты угадал и красный провод у тебя на катоде/коллекторе, а черный на аноде/эмитторе. Если не изменилось, поменяй выводы местами. Если не помогло, то либо детектор дохлый, либо ты пытаешься добиться реакции от светодиода (кстати, светодиоды тоже могут служить детекторами света, но там не все так просто. Впрочем, когда будет время я покажу вам это технологическое извращение).
Теперь о работе схемы, тут все элементарно. В затемненном состоянии фотодиод не пропускает ток в обратном направлении, фототранзистор тоже закрыт, а у фоторезистора сопротивление весьма высоко. Сопротивление входа близко к бесконечности, а значит на входе будет полное напряжение питания aka логическая единица. Стоит теперь засветить диод/транзистор/резистор как сопротивление резко падает, а вывод оказывается посажен наглухо на землю, ну или весьма близко к земле. Во всяком случае сопротивление будет куда ниже 10кОмного резистора, а значит напряжение резко пропадет и будет где то на уровне логического нуля. В AVR и PIC можно даже резистор не ставить, вполне хватит внутренней подтяжки. Так что DDRx=0 PORTx=1 и будет вам счастье. Ну а обратывать это как обычную кнопку. Единственная сложность может возникнуть с фоторезистором — у него не настолько резко падает сопротивление, поэтому до нуля может и не дотянуть. Но тут можно поиграть величиной подтягивающего резистора и сделать так, чтобы изменения сопротивления хватало на переход через логический уровень.
Если надо именно измерять освещенность, а не тупо ловить светло/темно, то тогда надо будет подцеплять все на АЦП и подтягивающий резистор делать переменным, для подстройки параметров.
Есть еще продвинутый тип фотодатчиков — TSOP там встроенный детектор частоты и усилитель, но о нем я напишу чуть попозже.
З.Ы.
У меня тут некоторые запарки, поэтому сайт будет сильно тупить с обновлением, думаю это до конца месяца. Дальше надеюсь вернуться в прежний ритм.
Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!
А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.
В этом материале подробно рассмотрим характеристики, схему подключения, распиновку и аналоги популярной микросхемы NE555. Аналоги полные - AN1555, MC1455, TA7555P, UPC1555, ICM7555, CA555E, UA555TC, M51841P, MC3455P, LM555N и отечественная микросхема 1006ВИ1.
А в качестве практики будем использовать её для создания генератора прямоугольных сигналов. В даташите на NE555 показано, как правильно подключить микросхему. Если не уверены в её работоспособности - вот схема тестера таких чипов-таймеров
Принципиальная схема генератора на NE555 из документации от производителя
Напряжение подаваемое в схему, должно быть в диапазоне от 5 до 15 В. Для экспериментов были выбраны аккумуляторы 12 В, поэтому чтобы иметь стабильное значение напряжения питания, используется стабилизатор напряжения +5 В.
Принципиальная схема генератора на чипе NE555 и LED
Теперь как работает схема. Конденсатор С заряжается током, протекающим через резисторы Ra и Rb. Когда он заряжен, 7-й вывод NE555 закорочен на землю (схема, показывающая внутреннюю структуру NE555 показывает, что он соединен с землей с помощью транзистора).
Внутренняя схема микросхемы NE555
Когда он разряжается до определенного уровня, ток перестает течь через вывод 7 NE555 и снова конденсатор заряжается током, протекающим через резисторы Ra и Rb. Цикл зарядки и разрядки конденсатора C влияет на форму волны напряжения, которую получаем на выходе чипа (ножка 3):
Форма выходного напряжения и напряжения на конденсаторе
Когда конденсатор заряжается, на выходе NE555 получаем напряжение, которое заставляет ток течь через транзистор BC547B, а после через светодиод, и он светится. При разрядке конденсатора на выходе напряжение составляет около 0 В, поэтому транзистор и светодиод остаются выключенными. Принцип работы поясняется следующими схемами:
Схемы, показывающие протекание тока в выбранных точках цепи во время а) зарядки; b) разрядки конденсатора С
Далее как выбрать значения отдельных компонентов в схеме. Начнем с резистора Rd. Предположим, что падение напряжения на светодиоде составляет 2 В, а ток протекающий через него составляет 20 мА.
Rd = (Vcc - Ud) / Id
Rd = (5 В - 2 В) / 20 мА
Rd = 150 Ом
Прежде чем приступить к вычислению сопротивления Rb, измерьте коэффициент усиления. Для данного случая это 330.
Ib = Ic / в
Ib = 20 мА / 330
Ib = 60 мкА
Rb = Vcc / Ib
Rb = 5 В / 60 мкА
Rb = 83 кОм
Выбираем резистор имеющийся в наборе, номиналом Rb = 100 кОм. Коллекторный ток немного изменится (уменьшится), но это не помешает правильной работе схемы и светодиод все равно останется хорошо виден.
Как выбрать резисторы Ra и Rb. В этом поможет документация на чип, где можем найти следующие закономерности:
- частота прямоугольной волны, полученной на выходе:
f = 1 / T = 1,44 / (Ra + Rb) C
- время зарядки конденсатора C (в это время выходной сигнал высокий)
th = 0,693 (Ra + Rb) C
- время разряда конденсатора C (в это время на выходе низкий уровень)
tl = 0,693 (Rb) C
Поскольку знаем формулы, то можем сделать некоторые предположения: если конденсатор C будет иметь емкость 100 мкФ, он будет заряжаться 4 секунды и разряжаться за 1 секунду.
tl = 0,693 (Rb) C
1s = 0,693 x Rb x 0,0001F
Rb = 1s / (0,693 x 0,0001F)
Rb = 14430 Ом
th = 0,693 (Ra + Rb) C
4s = 0,693 (Ra + 14430 Ом) 0,0001F
Ra = 43290 Ом
Вместо Ra будем использовать резистор 47 кОм, а вместо Rb - резисторы: 10 кОм, 4,7 кОм.
Частота меандра, полученная на выходе микросхемы NE555:
f = 1,44 / (Ra + Rb) C
f = 1,44 / (47 кОм + 14,7 кОм) 0,0001F
f = 0,18 Гц
ОК, с теорией достаточно, перейдём к сборке. Вот устройство собранное на макетной плате. Всё заработало сразу (конечно если собрать без ошибок).
Вид собранной схемы 555 на монтажной плате
Кроме того, предлагаем скачать полезную программу, которая рассчитает все параметры схемы.
Скриншот программы расчета элементов для микросхемы NE555
Простая программка для расчёта схем на таймере NE555, позволяет выполнять расчёт генераторов с различной скважностью и генераторов одиночных импульсов. Она очень проста в использовании, достаточно ввести значения в соответствующие поля и получим готовый результат.
Форум по обсуждению материала NE555: ХАРАКТЕРИСТИКИ, РАСПИНОВКА, АНАЛОГИ
Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Обзор ещё нескольких схем и готовых конструкций Gauss Gun с Алиэкспресс.
Что такое изолятор и чем он отличается от токопроводящего материала. Занимательная теория радиоэлектроники.
Тестирование, схема и разборка мини паяльной станции из Китая KSGER STM32 V3.1S OLED T12.
Читайте также: