Звонок на ne555 своими руками: DIY: Дверной звонок на NE555

Содержание

Видео: Дверной звонок. Конструкции начинающим — Инструкция к применению

Биржа ProСтанки

Добавлено: 02.04.2014 в 01:09
Продолжительность: 01:30

Простую конструкцию звукового генератора, вполне подходящую для применения в качестве электронного дверного звонка, можно сделать самостоятельно, применив за основу схему, построенную на двух таймерах NE555. В данном варианте таймеры выполняют роль звуковых генераторов. Первый генератор настроен на частоту примерно 1Гц. Второй промодулирован изменяющимся сигналом с выхода первого генератора. Частоту каждого генератора можно регулировать подстроечными резисторами. Резистор R1 изменяет скорость переключения с одной тональности на другую, резистором R2 изменяют саму тональность. Сборка ограничена количеством компонентов. Кроме двух микросхем, необходимы всего четыре конденсатора и четыре резистора, два из которых подстроечные. Монтаж выполняется на любой макетной или печатной плате. В качестве звукового излучателя применена динамическая головка мощностью Вт. Напряжение питания устройства 3В, при токе потребления около 10мА. Поэтому, конструкция может длительное время работать от двух пальчиковых батарей.

Интересные статьи партнеров

8 способов снизить затраты на сварочные работы

Запуск гидравлического листогибочного пресса КМТ модель КРВ-P 125-2500 в Казани

«Барби-сварщик» — скульптор по металлу из Нью-Йорка

Для чего японские плотники раскалывают эти дощечки?

Лазерная резка в судостроении: cостояние и развитие [Часть 1]

Отзыв клиента о поставке фрезерного станка с ЧПУ TS 1212 PRO

Изучите свои сопла для 3D-печати

Чистка изделий клиента на складе с помощью установки лазерной чистки металла от ржавчины непрерывного типа XTL-QXC1500

Мэтт Уилсон использует переработанное столовое серебро и металлолом для создания прекрасных скульптур

Похожее видео

Простой квартирный звонок на таймере серии 555

Схем квартирных звонков в радиолюбительской литературе было опубликовано уже достаточно много. В чешском радиолюбительском журнале [1] была опубликована еще одна схема с использованием широко распространенной микросхемы интегрального таймера серии 555. Именно для расширения кругозора читателей по применению этой микросхемы ниже приведен дайджест вышеуказанной публикации.

Принципиальная схема приведена на рис. 1. Она выполнена на микросхеме IC1 типа NE555. Общеизвестно, что в зависимости от потенциала вывода 4 микросхема будет находиться в заторможенном или рабочем состоянии. Если этот потенциал будет превышать 1.. .1.5 В. то микросхема будет работоспособна

Транзистор Т1 представляет собой электронный ключ коммутации напряжения питания микросхемы. В исходном состоянии этот транзистор заперт, т.к. потенциал его базы равен потенциалу эмиттера. Это обеспечивается тем, что применена кнопка звонка S1 с нормально разомкнутыми контактами, а база и эмиттер транзистора Т1 соединены между собой через резистор R2. Соответственно, микросхема IC1 практически не получает напряжения питания.

При нажатии кнопки S1 через диод D1 отпирается транзистор Т1 и мгновенно заряжается конденсатор С1. Одновременно через диод D2 заряжается конденсатор С2. На выводы 4 и 8 микросхемы таймера подается напряжение питания схемы 9 В и микросхема начинает генерировать электрические сигналы. Частота колебаний определяется параметрами С2 и R4, R5. Открытый диод D3 шунтирует резистор R3. Звуковые колебания воспроизводятся звукоизлучателем. Он подключается к контактам колодки К2 «REPRO”. Микросхема серии 555 имеет небольшое выходное сопротивление, но ее максимально допустимый ток не должен превышать 200 мА. поэтому при напряжении питания 9 В сопротивление нагрузки не должно быть менее, примерно, 50 Ом. С учетом ограничительного резистора R6 (15 Ом) величина сопротивления “репродуктора» должна быть более 35 Ом. Значительно проще в качестве излучателя звука использовать пьезоизлучатель, но его необходимо будет зашунтировать резистором сопротивлением 1…3 кОм.

Интересной особенностью схемы, из-за которой, собственно. эта схема и предложена для ознакомления читателям, является то. что после отпускания кнопки S1 изменяется частота звуковых колебаний генератора. Это обусловлено тем. что предварительно заряженные конденсаторы С1 и СЗ еще некоторое время сохраняют свой заряд и поддерживают насыщенным транзистор ключа питания Т1 и “разрешающий» потенциал на выводе 4 микросхемы IC1. Основная “изюминка» схемы состоит в том, что после отпускания кнопки S1 запираются диоды D1.. .D3. Запирание диода D3 приводит к тому, что в зарядную цепь времязадающего конденсатора С2 последовательно с резистором R4 подключается R3. Это приводит к изменению частоты звуковых колебании. Звук становится более низким.

Входное сопротивление микросхемы IC1 по входу управления (вывод 4) достаточно большое, поэтому конденсатор СЗ дополнительно зашунтирован разрядным резистором R1. С учетом номиналов С2. R3. R4, R5 частота составляет около 400 Гц [1].

Микросхема серии 555 допускает увеличение питающего напряжения до 15 В. В схеме выбрано напряжение 9 В исходя из стремления создать устройство с автономньм питанием от гальванической батареи, например, аналогичной батарее «Крона».

Создание самого быстрого в мире таймера 555 или использование современной версии интегральной схемы проекты, многие из которых очень далеки от первоначального замысла. С момента своего появления легендарный 555 завоевал популярность как у профессиональных дизайнеров, так и у любителей, и продолжает использоваться в проектах обоих лагерей. Новые версии интегральных схем все еще выпускаются, а дискретные версии создаются для развлечения — искушение, перед которым я просто не смог устоять, начав эту статью.

Если вы думаете, что все модели 555 одинаковы, подумайте еще раз. Сегодня ряд производителей продолжают выпускать 555 в оригинальной биполярной формуле, а также КМОП с меньшим энергопотреблением. Хотя версия с металлической банкой больше не доступна, DIP-8 все еще существует, как и новые корпуса для поверхностного монтажа вплоть до масштаба чипа. Некоторые поставщики также начали делать упрощенные варианты, чтобы уменьшить распиновку. Наконец, вы можете собрать свою собственную версию из нескольких частей, если вам нужно что-то, чего нет в коммерческих предложениях, или вы просто хотите весело провести выходные. В моем случае я придумал то, что, вероятно, является самым быстрым 555-м, хотя я не пожалел на это денег.

Ознакомьтесь с текущим состоянием модели 555 и, возможно, вдохновитесь на разработку чего-то совершенно нового с помощью этой самой универсальной детали.

Что в коробке?

Первые 555 таймеров, NE555V/SE555T от Signetics, были произведены более 47 лет назад. Эта деталь, разработанная Гансом Камензиндом, в конечном итоге продавалась тиражом более миллиарда единиц в год и использовалась во всем, от детских игрушек до космических кораблей; Первоначальная биполярная технология 555 не нуждалась в радиационной стойкости, только в очень строгих испытаниях для космической квалификации. Ганс, к сожалению, скончался в 2012 году, но вы можете услышать несколько аудиоклипов, в которых он обсуждает 555 на сайте Музея транзисторов. В этом интервью он рассказывает, как Signetics решила не патентовать дизайн. В то время в Силиконовой долине существовала культура гарантированного взаимного уничтожения интеллектуальной собственности: компании свободно воровали идеи друг у друга, будучи уверенными в том, что тот, кто первым подаст патентный иск, получит подавляющую реакцию на все свои претензии. собственные нарушения. Эта среда позволяла получать версии 555 от нескольких поставщиков, сохраняя низкие цены и повышая привлекательность детали для дизайнеров.

Art of Electronics назвал 555 набором деталей, и это, вероятно, лучшее общее описание, которое вы можете придумать. Внутри вы найдете делитель напряжения, производящий опорные значения 1/3 и 2/3 напряжения питания. Один из двух компараторов срабатывает, когда напряжение на выводе TRIGger меньше нижнего опорного значения или напряжение на выводе THREShold больше верхнего. Выходы компараторов входят в цифровую защелку, которая также может быть сброшена внешним активным низким сигналом. Наконец, выход защелки управляет контактами OUTput и DISCHarge, последний обычно используется для разрядки внешнего конденсатора во время высокой части выходного цикла.

Что можно сделать с этими частями? Возможно, наиболее распространено его использование в качестве нестабильного мультивибратора или RC-генератора релаксации. В этой роли внешний резистор и конденсатор задают постоянную времени для колебаний. Хотя исходная биполярная конструкция с трудом генерировала выходные импульсы с рабочим циклом до 50%, варианты CMOS могут справиться с этим, используя один резистор от выхода обратно к конденсатору. Хотя вы можете сделать аналогичный релаксационный генератор не более чем инвертором триггера Шмитта (ST), результирующая точность частоты будет плохой, поскольку уровень гистерезиса на входах ST не очень хорошо контролируется: синхронизация будет варьироваться от части к части. -часть. Используя структуру делителя напряжения и оконного компаратора 555, вы получаете лучшую точность и стабильность частоты, а также большую гибкость конструкции.

Но 555 — это не просто осциллятор. Его также можно использовать в моностабильном (однократном) режиме, генерируя фиксированную ширину выходного импульса в ответ на слабый сигнал на входе TRIGger. В этом режиме подача напряжения на вывод CONTrol позволяет модулировать ширину выходного импульса. Я удивлен, как часто это используется: только на прошлой неделе я получил известие от двух человек, которые обнаружили, что 555 используются для ШИМ-управления яркостью светодиодов в коммерческих продуктах. Помимо основных функций, модель 555 может использоваться для генераторов временных последовательностей, импульсной позиционной модуляции, временных задержек, генераторов пилообразного изменения с добавлением источника тока и множества других приложений.

Тот факт, что он так часто используется, не означает, что 555 любим всеми. Колонка EDN за 2011 год делится некоторыми с трудом полученными уроками из 555 отказов и тем фактом, что легенда аналогового телевидения Боб Пиз вовсе не был фанатом этой части. Тем не менее, он дешев, прост в использовании и достаточно хорош для многих приложений.

Почему не микроконтроллер?

Учитывая ее универсальность, неудивительно, что эта микросхема продолжает находить применение. Но в эпоху микроконтроллеров за 0,03 доллара нужно задаться вопросом, потеряет ли со временем 555 позиции. Помимо удивительного разнообразия инновационных разработок и приемов, на которые можно опираться, есть еще множество причин, по которым следует предпочесть эту часть микроконтроллерному решению, в том числе:

Программирование не требуется
Нет программных ошибок
Отсутствие затрат на NRE (разовые инженерные работы) для программирования и отладки
Нет кода загрузки времени изготовления
Широкий диапазон напряжения питания
Отсутствие разрядности флэш-памяти или программных ошибок из-за космических лучей или скачков напряжения
Нет состояний зависания или зависания программного обеспечения; сторожевой таймер не требуется

Итак, раз мы решили использовать схему типа 555, пришло время осмотреться и посмотреть, что будет доступно в 2019 году. . Хотя вы все еще можете купить биполярный 555 по оригинальному рецепту с ограничением частоты 100 кГц у нескольких поставщиков, новые версии CMOS, похоже, находятся в центре внимания. Я посмотрел на два таких предложения.

TI LMC555

LMC555 корпус DSBGA в масштабе чипа. Темные полосы на заднем плане — это отметки в 1 мм по линейке слесаря. (нажмите, чтобы увеличить)

LMC555 от TI претендует на звание самого маленького и быстрого полнофункционального 555-го из доступных на рынке. Это вариант CMOS с максимальной частотой 3 МГц согласно техническому описанию. Он доступен в различных 8-контактных корпусах, включая DIP, SOIC и VSSSOP, в порядке уменьшения размера.

Также доступен худший кошмар любителя: 555 в корпусе BGA размером с чип. Эта часть меньше, чем два резистора 0603, расположенные рядом. В то время как полная проверка версии DSBGA была бы настоящим подвигом, существование такого небольшого пакета поднимает несколько интересных вопросов. Где сейчас используются такие маленькие 555, и какие хакеры выиграют от такого уровня миниатюризации?

Также обратите внимание, что если у вас есть доступ к микроскопу, вы можете перевернуть эту версию на оборотную сторону и посмотреть на кристалл; не требуются сильные кислоты или ножовки. Вы можете увидеть логотип National Semiconductor, если посмотрите достаточно близко. (TI приобрела NS в 2011 г.)

Microchip «IttyBitty» MIC1555/57

Microchip предлагает собственную версию концепции 555 с таймерами MIC1555/57, оба в небольших, но относительно удобных для хакеров корпусах SOT23-5. Цена, заплаченная за меньшую занимаемую площадь, — отказ от нескольких штифтов. В микросхеме MIC1555, которую можно использовать в качестве традиционного генератора или однократного генератора, отсутствуют входы напряжения КОНТРОЛЯ, выводы DISCHarge и RESET. Одним из неприятных последствий является то, что приложения PWM отсутствуют. MIC1557, с другой стороны, объединяет TRIGger и THRESHold в один контакт «T/T» и добавляет контакт выбора микросхемы (CS). Эта версия вообще не подходит для одноразовой работы; вместо этого он задуман как генератор с возможностью отключения (< 1 мкА). В техническом описании указана максимальная нестабильная частота 5 МГц для любой части, что, по крайней мере, на бумаге, быстрее, чем у LMC555.

Собери свой собственный

Глядя на предложения таймеров с ограниченной функциональностью от Microchip, я задавался вопросом, что можно было бы сделать, если бы вы построили схему, подобную 555, из других частей. Идея не совсем нова — 555, построенный на дискретных транзисторах, получил один из призов в знаменитом конкурсе 555 — но возможности довольно интригующие. Что касается моей концепции, я выбрал чистую скорость, выбрав пару быстрых компараторов ADCMP600 и защелку, сделанную из двойного вентиля NOR 74LVC2G02. Компараторы имеют задержку распространения всего 3,5 нс, а вентили НЕ-ИЛИ обычно менее 2 нс и предлагают одни из самых быстрых фронтов, которые я измерял на КМОП-логике. Поскольку защелка RS имеет два выхода, вы можете выбрать нормальные или инвертированные импульсы. Это также позволяет получить выход (из инвертированного порта) без загрузки пути обратной связи.

Получившаяся схема, которую я назвал FF555 (полный проект см. на hackaday.io), была построена на печатной плате размером с почтовую марку с контактными площадками площадью 50 000 м² для внешних соединений. Я использовал сквозные резисторы и конденсаторы в качестве компонентов синхронизации, чтобы упростить тестирование. Для точного измерения сигналов с инвертирующего выхода я использовал резистивный пробник 10:1, состоящий из резистора 1/8 Вт, 453 Ом и кабеля RG174. Пробник питается от входа осциллографа с нагрузкой 50 Ом.

Тестирование в нестабильном режиме показало, что схема довольно надежна: она будет успешно генерировать вообще без добавления RC. С выходом, подключенным непосредственно к пороговому и триггерному входам, он колеблется с частотой 90,5 МГц, эта частота определяется в основном общей задержкой распространения (~ 5,2 нс) плюс небольшими R и C самой схемы. При использовании с типичными значениями RC он работает, как и ожидалось, легко достигая частот VHF, возможно, с разумным пределом повторяемости 50 МГц без настройки индивидуального разброса между устройствами. Выходной сигнал имеет четкие края, время нарастания инвертирующего выходного сигнала составляет менее 500 пс, а время спада — около 800 пс. (Биполярные NE555 обычно на два порядка медленнее при 100 нс.) При таких скоростях даже короткие соединения необходимо рассматривать как линии передачи и правильно завершать, чтобы предотвратить отражения.

Выход FF555. 1к/100 нФ (слева), 39 Ом/10 пФ (справа)

Хотя использование релаксационного RC-генератора на десятках МГц не очень практично, использование этой схемы для очень коротких однократных импульсов или высокочастотных PWM может оказаться интересным. Эта версия также совсем не рентабельна: на плате есть компараторы почти на 10 долларов. Тем не менее, я думаю, что вывод из этого эксперимента заключается в том, что архитектура 555 может быть легко преобразована в другие схемы, если вам нужно что-то особенное или вы просто хотите поиграть в аналоговой среде для разнообразия.

Дают ли эти современные взгляды на классическую микросхему таймера какие-либо идеи для новых приложений или улучшения существующего хака 555? Можешь сделать быстрее? Дайте нам знать об этом в комментариях. С другой стороны, если вы хотите узнать больше о 555, взгляните на некоторые из 541 (так близко!) статей, которые мы публиковали о нем на протяжении многих лет.

555 и как это получилось

Существует определенный минимальный набор вещей, который типичный читатель Hackaday должен иметь под рукой в любое время, когда он или она находится в магазине. Паяльная станция? Наверное. Осциллограф? Может быть. Мультиметр? Вполне вероятно. Но есть одна настолько базовая вещь, без которой бессчетное количество проектов было бы гораздо сложнее выполнить, что магазин без одного или дюжины экземпляров почти немыслим. Это скромный чип таймера 555, крошечный кусок черного пластика с восемью выводами, который в сочетании с несколькими дополнительными компонентами может делать все: от мигания светодиода пару раз в секунду до создания музыки и звуковых эффектов.

Ранее мы уже заглядывали под капот 555-го и показывали много-много проектов, которые довольно хорошо демонстрируют многогранность почтенного чипа. Но мы не смотрели, как появился первый чип для всех и что вдохновило его на разработку. Вот история модели 555 и того, как она стала такой.

Идеальное время

Ганс Р. Камензинд. Источник: IEEE Spectrum

. Для инженера швейцарского происхождения Ганса Камензинда 1960-е годы были неоднозначными. Он приехал в Соединенные Штаты в начале десятилетия и получил степень магистра в Северо-восточном университете. В те дни кольцо сообществ вокруг Бостона становилось Меккой для технологий, и Ганс хотел участвовать в этом. Но с женой дома и детьми в пути каждый делает то, что должен, и он получил работу в P.R. Mallory Corporation, компании из Массачусетса, в основном занимающейся производством сухих батарей.

Мэллори не была передовой технологической фирмой, но Ганс продержался с ней шесть лет, надеясь, что солидная компания создаст что-то более захватывающее, чем батареи. Этого не произошло, и Ханс начал бомбардировать технологические компании от побережья до побережья резюме. В 1968 году он подписал контракт с Signetics, молодой компанией из Силиконовой долины, основанной бывшими инженерами Fairchild, которые были возмущены акцентом своей компании на дискретных компонентах и считали, что за интегральными схемами будущее. Наконец-то здесь было что-то, во что Ганс мог вонзить свои зубы.

К сожалению, это было ненадолго. Компания Signetics с самого начала столкнулась с трудностями, пытаясь построить свой бизнес на специализированных микросхемах, созданных по спецификациям клиентов. В конце концов компания добилась успеха на оборонном рынке, но к тому времени, когда Ханс присоединился к ней, конкуренция со стороны других, более крупных производителей, по иронии судьбы, включая Fairchild, поставила компанию в невыгодное финансовое положение. Это в сочетании со спадом в экономике США в 1970-х годах привело к череде увольнений в Signetics. В течение двух лет Ханс увидел, что половина его коллег по Signetics исчезла.

Зная, чем закончится история, Ганс поверил. Он ушел из Signetics, но не раньше, чем убедил руководство снова нанять его в качестве консультанта. Компания отчаянно нуждалась в победе, поэтому они дали ему годичный контракт, чтобы он придумал что-то новое. Ганс работал за небольшую часть своей прежней зарплаты, но он делал то, что любил, и, что более важно, он работал, когда другие не работали. Летом 1970 года, работая в арендованном помещении в Саннивейле, зажатом между двумя китайскими ресторанами, Ханс приступил к работе.

Слишком много одной булавки

Когда Ганс начал самостоятельно, у Ганса уже была основная идея чипа таймера. Вдохновением для него послужило техническое образование в Швейцарии, которое включало работу радиомехаником, или «радиомехаником», как его называли швейцарцы. Так что он знал все о конструкции радиоприемников и во время работы в Мэллори размышлял, можно ли построить радиоприемник на микросхеме. Он знал, что традиционные конструкции с большими катушками не будут работать в кремнии, поэтому искал альтернативы.

Прочесывая ночью библиотеку Массачусетского технологического института, Ганс обнаружил документы, описывающие контуры фазовой автоподстройки частоты, или ФАПЧ, и понял, что они идеально подходят для настроенных схем, необходимых для создания ИС радиоприемника. Когда он перешел на Signetics, он убедил свое новое руководство в том, что микросхема PLL может стать победителем. Они согласились, и Ханс приступил к разработке чипа 565 PLL, успешного продукта, который вышел на рынок как раз перед уходом Ганса.

Одной из основных частей PLL, которую разработал Ганс, был генератор, частота которого могла регулироваться внешними компонентами. Гансу пришло в голову, что это можно легко преобразовать в схему таймера, которую можно использовать либо в автономном, либо в однократном режиме, в зависимости от того, как подключены внешние компоненты. Он подумал, что такой таймер сам по себе будет удобным компонентом, и представил его Signetics в качестве контрактного проекта. Сначала они возражали, опасаясь, что таймер снизит продажи других чипов Signetics, но в конце концов одобрили эту идею.

Первые шесть месяцев своего контракта Ганс потратил на макетирование своей схемы и оптимизацию конструкции. Это работало, но у него была одна серьезная проблема: чипу требовалось девять контактов, что вынуждало бы его упаковать в 14-контактный DIP, а не в гораздо более дешевую и компактную 8-контактную часть. Недовольный компромиссом, но стесненный во времени, он отправил свой дизайн на рассмотрение и приступил к работе над литографией чипа.

Однако проблема не покидала его, и через две недели утомительных занятий, проведенных над световым столом, вручную вырезая ножом элементы схемы из литографической пленки, он понял, что совершил ошибку. Он мог устранить необходимость в девятом контакте, удалив схему преобразователя напряжения в ток и напрямую зарядив или разрядив внешний конденсатор. Это изменение означало потерю двух недель работы по компоновке, но преимущества улучшенной схемы были слишком хороши, чтобы отказываться от них.

Оригинальная схема 555. Обратите внимание, что Q18 и Q23 сконфигурированы как диоды. Источник: Designing Analog Chips, by H. Camenzind

Компоновка микросхемы, полностью ручной процесс в 1971 году, заняла почти остаток его годового контракта. Ганс, тем не менее, опередил время, несмотря на некоторые ухищрения бывшего сотрудника Signetics, который обратился в другую компанию, которая выпустила свой собственный чип таймера, который был очень похож на схему, представленную Гансом в первоначальном обзоре дизайна. Этот продукт был отозван с рынка, когда Signetics выпустила свой чип, получивший название «555», только потому, что маркетологу Арту Фьюри понравилось, как он звучит.

Мгновенное попадание

Новый чип имел в общей сложности 23 транзистора, 16 резисторов и два диода на плате и был упакован либо в 8-контактный DIP, либо в металлический корпус TO-5 с восемью выводами. Когда он вышел в 1972 году, он продавался всего за 0,75 доллара и мгновенно стал хитом. Инженеры полюбили этот чип за его простоту и гибкость. Он мог делать что угодно, и Ганс постоянно удивлялся тому, какие приложения придумывали для него дизайнеры.

Звонок на ne555 своими руками: DIY: Дверной звонок на NE555 — сделай сам