Circuito timer 555 astabile basato su RLD

Nella configurazione classica e nella maggior parte delle varianti del circuito multivibratore astabile 555, le caratteristiche di temporizzazione si basano sulla carica e sulla scarica di un condensatore. Tuttavia, si può sostenere che, poiché la tensione esponenziale di un condensatore è qualitativamente simile alla corrente dell’induttore, quest’ultimo può essere reso un elemento di temporizzazione alternativo per il 555. Ciò è stato mostrato nel “Circuito timer 555 astabile basato su induttore”. In Figura 1presentiamo un altro approccio per un multivibratore astabile 555 basato su induttore.

Figura 1 Un circuito timer 555 astabile basato su un induttore, un diodo e un resistore.

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All’accensione, la tensione dell’induttore (VL) aumenta e supera la tensione di attivazione del 555 di 2 Vcc/3. L’uscita (Vo) sul pin 3 si abbassa e il transistor di scarica sul pin 7 si accende, fornendo un percorso a bassa resistenza verso terra. La corrente dell’induttore (IL) inizia ad aumentare man mano che VL e la tensione sul pin 2 (V2) e sul pin 6 (V6) diminuiscono in modo esponenziale.

Quando V6 scende al di sotto della tensione di soglia del 555 di Vcc/3, Vo diventa alto e il transistor di scarica si spegne. Poiché IL è stato interrotto, la tensione dell’induttore si inverte, polarizzando in avanti il ​​diodo volano (D). Il pin 7 viene bloccato su una tensione diretta del diodo superiore a Vcc. Sia IL che VL iniziano a scendere verso lo zero mentre V2 sale verso Vcc.

Quando V2 incrocia nuovamente 2Vcc/3, Vo diventa basso, il transistor di scarica si accende e ne consegue il treno di impulsi di uscita alti e bassi regolari. Le forme d’onda previste sono mostrate in figura 2.

figura 2 Le forme d’onda simulate utilizzando Tinkercad (impostazione: 15 µs/div).

Per ogni stato di Vo, abbiamo derivato l’equazione differenziale del primo ordine del circuito effettivo. Questo ci ha portato al Equazione 1 per il calcolo delle ampiezze degli impulsi:

I simboli sono definiti in Tabella 1 dove le colonne per TH e TL elencano valori specifici che assumono i simboli. Abbiamo anche considerato Rs come la resistenza CC dell’induttore, RON = 59,135 / Vcc^0,8101 come resistenza del transistor di scarica sul pin 7 (fare riferimento a “Progettazione di circuiti timer a basso ciclo di lavoro”) e VD=0,6 V come tensione diretta del diodo.

Tabella 1 Formule per prevedere le caratteristiche temporali.

Per testare queste idee, abbiamo preparato un calcolatore per fogli di calcolo che prevede TH, TL e altre caratteristiche di output. Quindi abbiamo selezionato i componenti elencati in Tavolo 2, ha utilizzato un tester LCR digitale (SZBJ BM4070) per misurare i valori effettivi e ha inserito i numeri nella calcolatrice. Gli attributi previsti di Vo sono elencati in Tabella 3.

Tavolo 2 Componenti per il circuito sperimentale.

Tabella 3 Valori previsti rispetto a quelli misurati (Vcc=5,00 volt).

Infine, abbiamo collegato al nostro laptop un dispositivo di test e misurazione alimentato tramite USB, il Digilent Analog Discovery 3 (AD3), per fornire +5 V al circuito sperimentale (Figura 3) e osservare le forme d’onda dai pin 2, 6 e 3 dell’IC (Figura 4). Abbiamo testato 8 chip da un contenitore di 555 assortiti e abbiamo notato che mentre il TH era coerente, i valori TL mancavano fastidiosamente di precisione. Tuttavia, quando abbiamo confrontato le misurazioni AD3 con i valori previsti nella Tabella 3, abbiamo visto che l’Equazione 1 modellava in modo accurato l’output del nuovo multivibratore.

Figura 3 Configurazione sperimentale con Digilent Analog Discovery 3 collegato al +5 V del circuito sperimentale.

Figura 4 Forme d’onda di V2, V6 e Vo e misurazioni per Vo.

Arthur Edang (M.Sc) ha insegnato corsi di Ingegneria Elettronica e delle Comunicazioni presso il Don Bosco Technical College (Mandaluyong, Filippine) per 25 anni. I suoi attuali interessi includono fenomeni non lineari e caos nei circuiti, approcci creativi all’insegnamento e alla ricerca ed e-book adattivi. Ha fondato Thinker*Tinker, il canale YouTube in cui gli spettatori possono “esaminare i circuiti, giocare con le loro equazioni e far funzionare i progetti”.

Maria Lourdes Lacanilao-Edang (M.Engg) ha tenuto una vasta gamma di corsi nel campo dell’ingegneria informatica, dall’elettronica di base ai progetti di interfaccia di progettazione informatica. Attualmente è membro della facoltà presso l’Università di Santo Tomas (Manila, Filippine), è specializzata nel percorso di automazione IT con particolare interesse per i sistemi embedded, lo sviluppo di app web e mobili e l’IoT.

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