NE555 generatore di segnale ad onda quadra

(duty cycle e frequenza regolabile)

Applications

Work as a square wave signal generator, generates a square wave signal used for

experimental development.

Used to drive a stepper motor for generating a square wave drive signal.

Generate adjustable pulse for MCU.

Generate adjustable pulse,to control circuitry associated.

Specifications

Main chip: NE555

Input Voltage: 5V-15VDC

When power supply is 5V , the output current is 15mA

When power supply is 12V , the output current is 35mA

Input current: >=100MA

Output amplitude: 4.2V V-PP to 11.4V V-PP. (Different input voltage, the output amplitude

will be different)

Maximum output current:

>=15MA (5V power supply, V-PP greater than 50%)

>=35MA (12V power supply, V-PP greater than 50%)

Output with LED indication (low level ,LED will on; high level,LED will off;low frequency, the

LED flashes)

Size: 31mm * 22mm

The output frequency range options by selecting jumper:

Frequency Output

1Hz ~ 50Hz 0.001uF

50Hz ~ 1kHz 0.1uF

1KHz ~ 10kHz 1uF

10kHz ~ 200kHz 100uF

T = 0.7(RA+2RB)C

RA, RB is the frequency

The output duty cycle can fine-tune;duty cycle and frequency is not separately adjustable;

adjusting the duty cycle will change the frequency

Controllo in pwm con integrato 555

Figura 1

L'integrato "tuttofare" 555

Il circuito integrato che ho usato in questo semplice schema è uno dei più longevi di tutti i tempi: a seconda della casa produttrice prende il nome di LM555, NE555; in ogni caso esso è considerato principalmente un "timer" (figura 1). In realtà, questo integrato ha tantissime applicazioni, tra cui, come vedremo in seguito, la possibilità di generare una sequenza di impulsi la cui larghezza risulta facilmente modulabile. Il circuito che ho scelto di realizzare è, come credo, il più semplice che si possa immaginare, anche se il suo funzionamento è sicuramente valido. Rivediamo molto brevemente la funzione dei vari pin dell'integrato: - pin 1: alimentazione negativa (ground) - pin 2: ingresso trigger che determina la commutazione dell'uscita da uno stato all'altro - pin 3: piedino di uscita, in grado di fornire fino ad un massimo di 200 mA - pin 4: serve a resettare l'uscita; se non utilizzato, va collegato a livello H - pin 5: poiché non lo usiamo, va collegato al ground con un condensatore da 10kpF - pin 6: commuta l'uscita quando la tensione su tale pin supera i 2/3 della tensione di alimentazione - pin 7: determina la scarica del condensatore C2 quando l'uscita (pin 3) va a livello L - pin 8: tensione di alimentazione (da 4,5 a 15 V)

Figura 2

L'integrato 555 come modulatore pwm

Il circuito è illustrato in figura 2. Notiamo che è presente il potenziometro Rpot. A seconda della posizione del cursore, la resistenza del potenziometro viene suddivisa in due parti: chiameremo R72 la parte compresa fra il contatto centrale (collegato al pin 7) e il pin 2, e chiameremo R78 la parte opposta, compresa fra il contatto centrale e la resistenza R1. Osserviamo allora che il condensatore C2, che determina il funzionamento del timer, si carica attraverso le resistenze R78 + R1 e si scarica attraverso la resistenza R72. Il segnale di uscita, di conseguenza, sarà a livello L per un tempo proporzionale al valore di R72, mentre sarà a livello H per un tempo proporzionale al valore (R78 + R1). In altre parole, ruotando il potenziometro, si varia il rapporto fra il tempo ON ed il tempo OFF, ovvero si varia il duty-cycle del segnale in uscita al pin 3. Collegando all'uscita (pin 3) un transistor per incrementare la corrente disponibile, sarà possibile controllare la potenza che arriva al motore M, o ad un qualsiasi altro utilizzatore. Il diodo D1 sopprime eventuali extratensioni causate dal carico applicato. La tensione di alimentazione del circuito può variare da 5 a circa 12 V, ed è possibile sceglierla in funzione del carico collegato. Per favorire nel montaggio coloro che ancora non hanno molta esperienza, nella figura che segue è illustrata la disposizione pratica dei componenti; occorre considerare che, per motivi di leggibilità dello schema, la proporzione tra un componente e l'altro non sempre è rispettata. Se si rispettano i collegamenti indicati, ruotando il potenziometro in senso

orario, la velocità del motorino tende ad aumentare.

Elenco dei componenti

- circuito integrato LM555 o NE555

- R1: resistenza da 150 Ω

- Rpot: potenziometro lineare da 4,7 kΩ

- R2: resistenza da 4,7 kΩ

- C1: condensatore da 10 kpF

- C1: condensatore da 47 kpF

- D1: diodo tipo 1N4004

- TR1: transistor npn da scegliere in funzione della corrente

richiesta; ad esempio:

BD137 o equivalenti (Ic=1,5A)

BD437 o equivalenti (Ic=4A)

Comandare un servomotore col 555

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Com'è fatto e come funziona un servomotore

Figura 1

Sicuramente chi s'interessa di servomotori sa già che cosa sono e come funzionano; non mi sembra il caso quindi di dedicare troppe parole ad una loro descrizione approfondita. Molto brevemente un servomotore (figura 1), che viene comunemente chiamato servo, è un dispositivo che permette di "animare", cioè rendere capace di movimento, una qualsiasi realizzazione meccanica. Si useranno quindi i servo nella robotica, nell'animatronica, nei sistemi radiocomandati, ecc. In genere (figura 2) un servo è composto da un motore in corrente continua e da una serie di ingranaggi demoltiplicatori, che hanno lo scopo di ridurre la velocità di rotazione, aumentando però sensibilmente la coppia; questo movimento, capace di notevole sforzo, si può prelevare dall'albero di uscita e viene in genere sfruttato applicando sull'albero stesso delle camme o altri organi meccanici.

Figura 2

Caratteristica principale di un servo è la possibilità di comandare con precisione la sua rotazione, in un angolo che può variare da 90 a 180 gradi. A tale scopo, la posizione raggiunta dall'albero di volta in volta viene "letta" tramite un potenziometro, il cui segnale confluisce in una elettronica appositamente realizzata. La stessa elettronica si fa anche carico di interpretare i comandi che arrivano tramite i fili di collegamento, che in effetti sono tre: un filo (in genere di colore nero o marrone scuro) che è la massa o ground, un filo rosso che porta l'alimentazione al servo, ed un terzo filo (in genere di colore bianco, giallo o arancio) tramite il quale arrivano i segnali di comando. I segnali di comando, come probabilmente è già noto a chi legge, consistono in una serie di impulsi di livello TTL, aventi cioè un'ampiezza in tensione di circa 5 V. Gli impulsi devono susseguirsi con una frequenza di 50 hz, che significa a 20 msec l'uno dall'altro; ciò che determina il movimento del servo è la durata temporale, o larghezza, del livello "High" di ogni impulso. Con impulsi di durata pari a 1,5 msec il servo si dispone in una posizione di rotazione intermedia; con impulsi di 1 msec il servo ruota completamente da un lato, mentre con impulsi lunghi 2 msec il servo ruota dalla parte opposta. Nella figura che segue sono illustrati impulsi di diversa durata e la posizione che di conseguenza assume il servo:

Comandare la rotazione del servo con l'integrato 555

Figura 4

Il sistema più sicuro e più semplice per produrre impulsi della giusta durata temporale è quello di usare un microcontrollore, ovvero una piattaforma come Arduino. In questa sede, tuttavia, mi piace proporre una soluzione alternativa, che consenta di comandare un servo con un circuito piuttosto semplice, senza ricorrere a nessun tipo di chip programmabile. Useremo un circuito integrato "semprevedre", l'intramontabile NE555 o LM555 (a seconda della casa produttrice). Il circuito consiste in un oscillatore a onda quadra, basato appunto sul 555, che, grazie alle sue caratteristiche, garantisce una notevole stabilità in frequenza, indipendentemente dalla tensione di alimentazione. Non mi pare il caso di dilungarmi sul funzionamento di tale integrato, considerando che in rete si trovano moltissimi tutorial sull'argomento.

Figura 5

Per ottenere un segnale il cui duty-cycle fosse liberamente regolabile, si è adottata la soluzione illustrata dalla figura 5. L'integrato 555 genera un'onda quadra caricando e scaricando il condensatore C1. Con la configurazione di figura 5, la carica di C1 avviene attraverso la resistenza R1, in serie al potenziometro; la resistenza R2 è fuori causa, essendo bypassata dal diodo D1. Quando il pin 7 va a livello L, il condensatore si scarica attraverso la R2. Risulta quindi possibile regolare liberamente la durata del tempo "ON" e del tempo "OFF" dell'onda quadra generata, come illustra il grafico di figura 6.

Figura 6

Il segnale generato dal 555, in uscita dal pin 3, viene inviato ad uno stadio "buffer" costituito dal transistor Tr1 e risulta quindi disponibile sul suo emettitore. Con i valori indicati nella lista dei componenti si dovrebbe ottenere una frequenza di 50 Hz; naturalmente il risultato dipende dalla tolleranza dei componenti utilizzati, soprattutto del condensatore C1, e quindi è probabile che un piccolo ritocco di qualche valore si renda necessario. Il movimento del servo si comanda ruotando il potenziometro Rpot, che modifica la durata del tempo TON da 1 a 2 msec. Nella figura 7 viene illustrato il montaggio pratico dei componenti; si consideri tuttavia che la proporzione tra i vari pezzi non è sempre rispettata.

Figura 7

Valore dei componenti: IC= circuito integrato NE555 R1= resistenza da 2,2 kΩ Rpot= potenziometro da 2,5 kΩ R2= resistenza da 47 kΩ R3= resistenza da 22 kΩ R4= resistenza da 2,2 kΩ C0= 0,01 µF (= 10000 pF) C1= 0,47 µF (= 470000 pF) D1, D2= diodi 1N4004 o simili TR1= transistore NPN tipo BC547 Attenzione: alcuni servo, in particolare quelli digitali, assorbono correnti notevoli; me ne sono reso conto io personalmente, quando ho realizzato il circuito a scopo di prova. Per tale motivo non è assolutamente consigliabile alimentare con la stessa sorgente il servo ed il circuito di comando. La soluzione migliore è quella illustrata nella figura che segue, dove un alimentatore separato fornisce al servo tutta la corrente richiesta:

Figura 9

Un visitatore ha chiesto se fosse possibile, tramite uno switch, far muovere il servo soltanto nelle due posizioni estreme, senza una regolazione graduale dell'angolo di rotazione.

La modifica da apportare allo schema per ottenere questo tipo di

funzionamento è piuttosto semplice, ed è riportata in figura 9; basta

sostituire il potenziometro con la resistenza fissa R0 da 2,5 kohm e disporvi

in parallelo lo switch SW1 per bypassarla: a seconda che lo switch sia aperto

o chiuso, il servo si posizionerà ad un estremo o all'altro della sua corsa.

Se si riscontrasse qualche leggera irregolarità nel funzionamento, è possibile

modificare leggermente il valore di R0 o di R1 allo scopo di ottenere due

impulsi esattamente della durata di 1 e di 2 ms.

Schemi applicativi

Control circuit DC motor using PWM 555 This circuit is a simple DC motor controller using an integrated circuit NE555. This speed

control of DC motor uses a timer 555 that control the engine throttle and key changes its

direction of rotation. To electronic circuit PWM based on timer NE555 is the heart of this

project easy to build and low cost.

DC Motor Control PWM

The 555 is connected as an astable multivibrator, whose duty cycle can be adjusted by

varying R1 which is a pot or trimpot. The output IC1 (555) is coupled to the base of

transistor Q1 (BD139) , that drives the motor according to the PWM signal available at its

base.

DC Motor Control PWM

The change in direction of the DC motor is made using the DPDT switch S1 that the application only alternating polarity applied to the motor and thereby making the reversal of direction of rotation. This method of reversing may not work on some engines.

Power is taken into 12Volts DC, Vm is a separate power supply to the motor and its value

depends on the rated motor voltage. The maximum VCEO the BD139 is 80Volts Vm and

thus should not exceed 80 Volts. Already collector BD139 can work with currents up to 1.5

Ampere, with this you should not use a motor that consumes more than 1,5 amperes of

current.

For higher values of voltage and current you must use another transistor, but care must be

taken, a transistor for short can damage the whole circuit. A heat sink is required for the

BD139, The more the motor current, it requires more dissipation.

Speed Control of DC Motor Using Pulse Width Modulation

Introduction

In this project, I will show How Speed Control of DC Motor can be implemented using 555 and Pulse Width Modulation (PWM).

We use DC Motors in many systems in our day to day life. For example, CPU fans, fume extinguishers, toy cars etc. are all DC Motors which are operated by DC power supply. Most of the times we will have to adjust the speed of the motors as per our requirement.

A CPU Fan for example, must be operated at high speed when the CPU is preforming heavy tasks like games or video editing. But for normal usage like editing documents, the speed of the fan can be reduced.

Although some systems have an automatic adjustment system for fan speed, not all systems possess this functionality. So, we will have to adjust the speed of the DC Motor ourselves occasionally.

How Speed Control of DC Motor is implemented?

There are multiple ways to adjust the speed of a DC Motor manually. The simplest way to achieve this is with the help of a variable resistor i.e. we can adjust the speed of a DC Motor by using a variable resistance in series with the motor.

But this method is usually not prepared for two reasons. The first reason is energy wastage i.e. the resistor dissipates the excess energy as heat. The second reason is if we want to use any devices like microcontrollers or any other digital equipment for automating our DC Motor speed control, then this method cannot be used.

A more efficient way to proceed is by using Pulse Width Modulation technique to Control the speed of our DC motor.

Circuit Diagram of PWM Based DC Motor Speed Control

Components Required

555 Timer IC 12V DC Motor 1N5819 x 2 1N4007 100nF 100pF 10KΩ Resistor 100KΩ Potentiometer IRF540 MOSFET Mini Breadboard 12V Power Supply Connecting Wires

Circuit Design

I am not going to explain the Pin Diagram of 555 IC and willassume that you are already familiar with that. Continuing to design of the circuit, Pin 1 of 555 is connected to GND. Pins 8 and 4 are connected to +12V Supply.

Pins 6 and 2 are short and a 100nF Capacitor is connected between Pin 2 and GND. The wiper pin of the POT is connected to Pin 3 of 555. Two Schottky diodes (1N5819) are connected to the other two pins of the POT as shown in the circuit diagram.

The common point of the diodes is connected to Pin 2. Pin 7 is pulled high with the help of a 10KΩ Resistor. The Gate terminal of the MOSFET is connected to Pin 7 of 555. The motor is connected between +12V Supply and Drain of MOSFET while the Source of MOSFET is connected to GND.

A PN Junction Diode is connected across the Motor terminals to prevent the back emf.

NOTE: I haven’t used the Schottky Diodes but replaced them with simple 1N4007 Diodes as the frequency of the PWM is less (around 220Hz).

How Speed Control of DC Motor Circuit Works?

In this circuit, the DC motor is operated by a 555 integrated circuit. The IC 555 in this circuit is being operated in astable mode, which produces a continuous HIGH and LOW pulses.

In this mode, the 555 IC can be used as a pulse width modulator with a few small adjustments to the circuit. The frequency of operation of the circuit is provided by the passive parameters of resistances and capacitors attached to it.

NOTE:

One of the best things about this circuit is that you can make it work as an astable multivibrator with little hardware and little cost, which can save both the cost involved in making it as well as the space on the printed circuit board (PCB).

If you want a sophisticated pulse width modulator which works more accurately and which can have more adjusting capabilities, then it is better to use a microcontroller based pulse width modulator than the one which we are using now.

However, the circuit or the application for which we are using a pulse width modulator is not so sensitive and hence does not demand so much of accuracy. In such a case, the circuit which we are using with a bare IC 555 is better as it saves our monetary as well as space resources in building the circuit.

The duty cycle of the circuit can be changed by changing the value of the potentiometer. If we increase the duty cycle, the speed of the motor increases and if we decrease the duty cycle, the speed of the motor decreases.