Verwenden von 555 zum Erzeugen eines Rechtecksignals mit festem Arbeitszyklus / variabler Frequenz

Ich versuche, eine Schaltung zu entwerfen, deren Ausgang eine Rechteckwelle mit den folgenden Eigenschaften ist:

  • Fester Arbeitszyklus, so hoch wie möglich (sagen wir 99 %)
  • Variable Frequenz zwischen 0,2 - 20 Hz (ich bin in diesem Bereich etwas flexibel)

Ich stellte mir (naiv?) vor, dass so etwas mit einem 555-Timer möglich wäre, der in einer stabilen Konfiguration verdrahtet ist. Ich begann, den Problemraum mit einem Online-Tool zu untersuchen , das den Arbeitszyklus / die Frequenz für gegebene Werte von R1, R2 und C berechnet (siehe Diagramm).

Stabil 555

Es scheint, dass ich zumindest theoretisch mit folgendem Setup den gewünschten Effekt erzielen könnte:

  • Ein festes, ziemlich hohes Verhältnis von Werten für R1:R2 (z. B. R1 = 1 Megaohm / R2 = 1 Kiloohm); dies setzt den Arbeitszyklus hoch
  • Variieren des Kondensators zwischen 0,1 und 10 Mikrofarad; Dies variiert die Frequenz innerhalb meines gewünschten Bereichs, ohne den Arbeitszyklus zu beeinträchtigen

Das große Problem bestünde darin, diese Schaltung mit tatsächlichen Komponenten zu realisieren. Zumindest gibt es meines Wissens keinen variablen Kondensator mit dieser Reichweite.

Ich frage mich, ob es eine andere Möglichkeit gibt, einen 555 zu konfigurieren (neben dem oben angegebenen typischen Layout), die eine realistischere Möglichkeit bieten würde, die Frequenz zu optimieren, während das Tastverhältnis konstant gehalten wird.

Alternativ wäre ich offen für Vorschläge, wie eine variable Kapazität von 0,1 bis 10 Mikrofarad erreicht werden kann.

Schließlich bin ich offen für alle Nicht-555-Implementierungen, die mein gewünschtes Ergebnis erzielen. Je einfacher, desto besser.

Interessieren Sie sich wirklich für das Tastverhältnis an sich, oder würde nur ein Impuls fester Länge (z. B. niedrig für 1 us), der bei einer variablen Frequenz (0,2 ~ 20 Hz) ausgelöst wird, auch funktionieren?
Spielt das Tastverhältnis tatsächlich eine Rolle oder wären Impulse von beispielsweise 0,5 ms gut genug? Wenn dies der Fall ist, können Sie den Ausgang Ihrer Schaltung an eine monostabile 555-Schaltung senden. Dual-555-Chips sind verfügbar: der 556. (Wie ich sehe, kann Spehro schneller tippen als ich :)
Wie wäre es mit einem Topf, der einen Kapazitätsmultiplikator steuert? Ende von homepages.internet.lu/absolute3/tronic/opcirc3.htm -- Ich habe noch nie versucht, eines davon zu verwenden, also kann ich nicht einmal YMMV sagen
Sie könnten eine 8-polige MCU wie einen PIC12675 verwenden. Abtasten Sie eine analoge Spannung (z. B. von einem Topf), um die erforderliche Frequenz zu bestimmen, und verwenden Sie Timer-Interrupts, um ein PWM-Signal mit der erforderlichen Frequenz und 50 % Einschaltdauer zu erzeugen.
Abhängig von Ihren Genauigkeitsanforderungen können Sie R2 sehr sehr niedrig machen (10 Ohm??) und R1 variieren. Für ein wirklich extremes Tastverhältnis können Sie eine Diode über R2 legen.
Spehro / Andrew: PERFEKT. Mir fällt auf, dass die Stabilität des Arbeitszyklus nicht wirklich wichtig ist; wichtig ist, dass LOW ausreichend kurz ist (z. B. < 1ms). Dazu genügt die klassische astabile Schaltung. Wenn Sie R1 durch ein Potentiometer (plus Trimmer) ersetzen, erhalten Sie eine Kontrolle über die Frequenz, ohne die Länge des LOW-Impulses zu beeinflussen, der durch einen festen, niedrigen Wert von R2 eingestellt würde.
... dies wäre meine bevorzugte Lösung, wenn einer von Ihnen Ihren Kommentar in eine Antwort ändern möchte. Lässt die Etikette von Stack Exchange dies zu?
Ich habe meinen Kommentar als Antwort hinzugefügt. Zu Ihrer Information, wenn Sie einem Kommentar zB @AndrewMorton voranstellen, wird diese Person benachrichtigt. Ich habe Ihre letzten Kommentare nur gefunden, weil ich mich zufällig gefragt habe, ob aus diesem Thread etwas geworden ist.

Antworten (3)

Wenn das Tastverhältnis selbst keine Rolle spielt und Impulse von beispielsweise 0,5 ms erforderlich sind, können Sie den Ausgang Ihrer Schaltung an eine monostabile 555-Schaltung senden. Dual-555-Chips sind verfügbar: der 556.

Sie können versuchen, die Spannung an Pin 5 zu variieren. Dadurch werden die oberen und unteren Schwellenwerte im Komparator festgelegt, und wenn Sie diese senken (indem Sie Pin 5 auf eine niedrigere Spannung einstellen), erhöht sich die Frequenz. Ich kann mich nicht erinnern, wie viel Kontrolle es mit Pin 5 gibt, aber ich vermute, dass ein Frequenzbereich von 10: 1 machbar sein sollte.

Unverbunden, Pin 5 liegt bei zwei Dritteln der Versorgungsspannung, und wenn Vs 9 V beträgt, liegt Vc bei etwa 6 V. Das Absenken von Vc auf etwa 2 V sollte in Ordnung sein, und Sie erhalten etwa die dreifache Frequenz. Das Anheben von Stift 5 bis 9 V (vielleicht können Sie darüber gehen) senkt die Frequenz um etwa 30%.

So sieht die Ladung-Entladung aus: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Pin 5 hat Zugriff auf den Punkt, an dem die Spannung anliegt 2 3 v S - Wenn Sie dies verringern, wird tatsächlich auch die Ein-Drittel-Schwelle gesenkt und die "Lücke" in Volt zwischen den beiden verringert.

Ich denke, wenn Sie ein bisschen nach Pin 5-Steuerung gegoogelt haben, erhalten Sie eine genauere Antwort als meine.

Ich ziehe es vor, einen Ringoszillator zu verwenden, der aus 3 Schmitt-Wechselrichtern, 2 Widerständen, 2 Dioden und einem Kondensator besteht, um eine unabhängige Kontrolle über den Arbeitszyklus zu haben. Diese Antwort ergänzt nur die von Andy, da die Möglichkeit, die Frequenz unabhängig zu variieren, darin besteht, Vs zu steuern. Der Ringoszillator kann, wenn er gut gebaut ist, höhere Frequenzen erreichen und weniger Strom verbrauchen als der 555.

Verwenden von 555 zum Erzeugen eines Rechtecksignals mit festem Arbeitszyklus / variabler Frequenz
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