Variabler Widerstand

EGG/Perkin-Elmer stellte früher Vorrichtungen namens VACTROLs her, die eine LED und einen LDR enthielten, die optisch so gekoppelt waren, dass, wenn sich der LED-Strom änderte, der Widerstand des LDR stufenweise variierte.

Sie gibt es immer noch in verschiedenen Inkarnationen, und eine Google-Suche nach VACTROL wird Ihnen einige gute Treffer bringen.

Sie können eines wie folgt in Ihrem Impulsgenerator verwenden:

Ihre eigentliche Frage ist anscheinend, wie Sie sich wiederholende digitale Impulse mit variablem Arbeitszyklus und variabler Frequenz erzeugen können. Das nennt man PWM (Puls-Breiten-Modulation).

Der einfachste Weg, einen steuerbaren PWM-Ausgang zu erzeugen, ist mit einem Mikrocontroller. Dies wird sehr häufig gemacht. Tatsächlich haben die meisten Mikros genau aus diesem Grund PWM-Generatoren eingebaut. Sobald Sie sie für einen bestimmten Zeitraum und Arbeitszyklus eingerichtet haben, erzeugt die Hardware die Impulse ohne weitere Firmware-Interaktion. Normalerweise gibt es ein Register, in das Sie neue Arbeitszykluswerte (Bruchteil der Impulsperiode, in dem der Impuls hoch ist) im laufenden Betrieb schreiben können. Die Impulsperiode wird normalerweise abgeleitet, indem der Befehlstakt heruntergeteilt wird, und in einigen Fällen wird ein Hochgeschwindigkeitstakt nur für diesen Zweck erstellt.

Kurz gesagt, die meisten Mikros enthalten absichtlich Hardware, um genau das zu tun, was Sie wollen. Geben Sie den 666-Timer mit seiner hohen Stromaufnahme und vielen analogen Komponenten an das Museum zurück, aus dem Sie ihn erhalten haben. Das Erlernen von Mikrocontrollern erfordert zunächst einige Investitionen, aber sobald Sie dies getan haben, wird Ihre Welt für eine Vielzahl neuer Möglichkeiten geöffnet. Wenn Sie sich überhaupt für Elektronik interessieren, ist dies heutzutage ein Muss, nicht anders als zu wissen, wie man Transistoren, Widerstände, Kondensatoren und Operationsverstärker verwendet.

Sie können eine Schaltung wie diese verwenden

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

In diesem Fall bewirkt das aus NAND1 und NAND2 gebildete SR-Flip-Flop (gepuffert durch NAND3), dass der Operationsverstärker hoch- oder herunterfährt. Dies setzt voraus, dass RSET2 größer als RSET1 ist. Während der Eingang kleiner als VREF und der Ausgang niedrig ist, verhindert D1, dass Strom in RSET2 fließt, sodass er vernachlässigt werden kann, und der Strom in OA1 ist es

$$i = \frac{V_{Control} -V_{REF}}{RSET1}$$ und der Operationsverstärker wird mit einer Rate hochfahren $$\frac{\Delta V}{\Delta t} =-\frac {i}{C}$$ und die Zeit, die erforderlich ist, um den Ausgang des Operationsverstärkers von 1,5 auf 7,5 Volt hochzufahren, beträgt $$\Delta t = -\frac{C\Delta V}{i}$$ Wenn der Operationsverstärker 7,5 Volt erreicht, wird der Ausgang auf High gezwungen, ebenso wie der Ausgang von NAND3. Jetzt bewirkt ein Gegenstrom in RSET2, dass der Operationsverstärker mit einer Rate herunterfährt $$\frac{\Delta V}{\Delta t} =\frac {i}{C}$$ Wo $$i = \frac{9V - V_{Ref} - 0.7}{RSET2} - \frac{V_{Ref} -V_{Control}}{RSET1}$$ Da RSET2 kleiner als RSET1 ist, ist der hinzugefügte Strom durch RSET2 größer als der durch RSET1, und der Operationsverstärker wird negativ ansteigen. Dies wird fortgesetzt, bis der Ausgang 1,5 Volt erreicht, wenn das SR-Flip-Flop umschaltet und der Zyklus erneut beginnt.

Die Ausgangs-LOW-Phase wird durch die Steuerspannung gesteuert, ist aber nicht ganz bequem, da, wenn die 9 Volt nicht stabil sind, weder VREF noch die Rampenrate werden. Dies ist potentiell ein Problem für lange LOW-Phasendauern. Glücklicherweise ist dies ziemlich einfach zu beheben:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Dies ist ein Differenzverstärker und erzeugt eine "Neue Steuer"-Spannung von

$$V = V_{Ref} -V_{Control}$$

Die einzige Einschränkung für Teile ist die Verwendung eines Rail-to-Rail-Operationsverstärkers für die (1 oder 3) Operationsverstärker.

Sie brauchen keinen Mikrocontroller mit Millionen von Transistoren, um mit einem 555 und seinen paar Dutzend Transistoren das zu tun, was Sie brauchen.

Anstatt R2 mit dem Verbindungspunkt der Diode und R1 zu verbinden, verbinden Sie ihn einfach mit einer Spannungsquelle mit einem Wert zwischen 0 % und 33 % der Versorgung. Dies führt dazu, dass die Low-Ausgangszeit variiert, wenn Sie die Quelle ändern. Wenn Sie es über 33 % bringen, hört die Schaltung vollständig auf zu oszillieren (100 % niedrig)