Co to jest dobry generator fal kwadratowych?

17

Jaki jest dobry obwód do wygenerowania fali prostokątnej? Dokładny przebieg nie jest zbyt ważny - chcę tylko uruchomić brzęczyk piezo przy 150 kHz. Chcę także wydajności i regulowanej amplitudy.

(Motywacja: chcę odparować trochę oleju, aby go spalić. Wybieram 150 kHz po Glade Wisp, jak zhakowany w Make.)

Najprostszy, jaki znalazłem, to ten składający się z kondensatora, 3 oporników i wzmacniacza operacyjnego - komparatora. Czy ten projekt jest dobrym rozwiązaniem?

Zakładając, że zgodnie z tą samą stroną ma on okres

gdzieL=R1T=2RCln1+L1LL=R1R1+R2

Wybranie R1 = R2 daje L = 1/2, dając (1 + L) / (1-L) = w przybliżeniu e, co daje prostsze

T = 2RC

Jestem tutaj w lesie, ale przypuszczam, że R1 = R2 = R to dobry wybór.

TI chce to 1 / 150kHz; zatem RC = 3,33e-6

Pojawia się kolejny wybór abitracyjny. Powiedzmy, rezystor 100 omów i kondensator 0,033 uF? Czy ten wybór jest ważny? Czy wybór wzmacniacza operacyjnego jest ważny?

Przepraszam za długie pytanie, ale jeśli ktoś, kto wie, co robią, mógłby ze mną tu chodzić, z pewnością byłbym wdzięczny.

Grumdrig
źródło
3
Dodam jeszcze trochę wyjaśnień, zgodnie z prośbą @Lou. Moim celem jest zbudowanie palnika na oliwę z oliwek odpowiedniego do lekkiego plecaka. Nie wiem, czy to zadziała, ale chcę spróbować. To zmieniłoby oliwę z oliwek w przedmiot wielofunkcyjny, który może być podpalony przeze mnie i mój piec. Ma wyższą zawartość energii na uncję niż alkohol, ale jego temperatura zapłonu jest zbyt niska, aby palić się jak ciecz w normalnej temperaturze. Więc moim pomysłem jest waporyzacja ultradźwiękami i spalenie pary.
Grumdrig,
Oliwa z oliwek pali się dobrze knotem, ale generalnie nie wytwarza dużo ciepła. Będzie bardziej jak mała świeca.
XTL
Tak, wiem. Naprawdę nie wystarczy gotować, a spalanie nie jest zbyt kompletne. (Sadza jest produkowana.)
Grumdrig

Odpowiedzi:

26

Jeśli poszukujesz w Google generatora fali kwadratowej 555, otrzymasz tysiące trafień dla obwodów opartych na układzie 555, który wytwarza falę kwadratową. Jest tu kalkulator fali kwadratowej , który powinien umożliwić eksperymentowanie z obliczeniami.

Plus jako dodatkowy bonus 555 żetonów jest tandetnych.

Lub spójrz na 556 układów, które są w zasadzie dwoma 555 na tym samym układzie.

Amos
źródło
4
Jeśli istnieją tysiące takich obwodów, możesz przynajmniej jeden z nich odtworzyć tutaj!
Federico Russo
18

W przypadku prostego oscylatora ludzie często myślą natychmiast o układzie scalonym z zegarem 555. Ten obwód jest jeszcze prostszy:

Oscillator

74HC1G14 jest pojedyncza wersja brama więcej wspólnego 74HC14 w SOT-23 opakowania.

stevenvh
źródło
11

Uwaga: obwód, do którego podłączono, wykorzystuje komparator , , a nie wzmacniacz operacyjny. Możesz używać wzmacniaczy operacyjnych w obwodach komparatora, ale z różnych powodów nie nadają się one do pracy: wzmacniacze operacyjne są zoptymalizowane do zastosowań wzmacniających, w których wejścia są doprowadzane do tego samego napięcia przez sprzężenie zwrotne, i odzyskanie ich może zająć dużo czasu od nasycenia, gdy ich sygnały wejściowe oddalają się od siebie poprzez pozytywne sprzężenie zwrotne, jak w tym obwodzie. Komparator będzie szybszy i zrobi właściwą rzecz.

Jeśli chodzi o obwody: użyłbym komparatora LM393 lub 555 (trudny do pobicia: wielu producentów i można go dostać z Radio Shack lub w dużych ilościach z Digikey przy 11c) lub 74xx123 ( ten z TI to 16c w dużej ilości). Komparator będzie potrzebował kilku dodatkowych części niż pozostałe dwie.

Jason S.
źródło
LM358 to podwójny wzmacniacz operacyjny, a nie komparator.
Clint Lawrence
gack! masz rację, miałem skurcz mózgu, myślałem o LM393.
Jason S,
oczywiście wzmacniacz operacyjny bez sprzężenia zwrotnego zachowuje się trochę jak komparator. to prawda, to nie jest to samo, co wyjście oc, ale możesz użyć huśtawek od szyny do szyny, aby zrobić podobne rzeczy.
JustJeff
8

Jeśli chcesz zbudować wibrator stabilny na A, to wybrany obwód jest w porządku. Będziesz chciał zatrzymać ładowanie wzmacniacza operacyjnego przez wartość R. Oznacza to wybranie R, aby nie ładowało wzmacniacza operacyjnego. Sugerowałbym, że to oznacza, że ​​przebywanie w obszarze oporności 10k-100k zapewnia bezpieczeństwo, jeśli używasz wzmacniacza operacyjnego w paśmie podstawowym, takiego jak TL072 (FET) lub LM358 (BJT).

Ze swoim obwodem będziesz potrzebował oporników przycinających, aby poprawnie „załadować”. Potencjometr zgodny z R (rezystorem sprzężenia zwrotnego) prawdopodobnie będzie potrzebny do strojenia.

Myślę, że przekonasz się, że w taki sposób powstaje obwód oscylatora. Zrobiłbym to tylko, jeśli masz bardzo ważny powód, aby nie używać mikrokontrolera. Podstawowy obwód mcu oparty na stemplach, śmigłach lub Atmel byłby w stanie stworzyć tę samą falę kwadratową znacznie dokładniej. Timer 555 też by działał, ale po prostu wybrałbym trasę MCU, ATtiny 8 pin to 3 dolce, więc dlaczego po prostu tego nie użyć.

Ale multiwibratory są fajne do grania, jeśli tylko grasz, pamiętaj o buforowaniu wyjścia, aby go nie załadować! Powodzenia.

Scott Murphy
źródło
Dzięki za te informacje! Powodem, dla którego nie chciałem używać mikrokontrolera, jest to, że założyłem, że będzie on mniej energooszczędny niż prostszy obwód. Ale może, jeśli stopień wzmocnienia jest głównym obniżeniem mocy, MCU byłoby drobnym problemem.
Grumdrig,
6

Czy nie możesz po prostu użyć standardowego obwodu oscylatora kwarcowego , takiego jak oscylator Pierce'a , i napędzać piezo na jego naturalnej częstotliwości rezonansowej?

Oto obwód dla myjki ultradźwiękowej , który wydaje się być tą samą zasadą, co twój waporyzator. Możesz także spojrzeć na patenty na takie rzeczy jak nawilżacze ultradźwiękowe, atomizer, nebulizator itp.

Bez względu na to, czego używasz, powinieneś mieć cewkę rezonansową połączoną szeregowo z piezoelektrycznym, aby uzyskać setki woltów do jego napędzania. http://www.techmind.org/sl/#electric

Z pewnością mikrokontroler jest nadmiernie zabójczy, kiedy mikro ma dokładnie taki rodzaj oscylatora, aby uruchomić zegar. Będziesz używać kryształowego oscylatora do napędzania komputera do napędzania kryształowego oscylatora.

endolit
źródło
Moje pierwsze próby wdrożenia nie zrobiły nic, aby podnieść napięcie i dlatego nie powiodły się, ale jeszcze nic nie zrobiłem - dzięki za informację - sprawdzę to.
Grumdrig
5

Jak radzą @Scott Murphy i @Lou, zamierzam to zaimplementować z Arduino (z którym jestem zaznajomiony) podłączonym do wzmacniacza. W zależności od zużycia energii sensowne może być przełączenie się na inny obwód później, ale przejdę przez ten most, gdy do niego dojdę - jeśli pali się olej, a zużycie energii jest większe niż mogłoby być. W takim przypadku wypróbuję obwód 555 lub zmodyfikuję astabilny multiwibrator, o którym wspomniałem, zgodnie z zaleceniami.

Na razie użyję wzmacniacza słuchawkowego i w razie potrzeby połączę obwód wzmacniacza operacyjnego.

Zaktualizuje się tutaj, gdy implementacja się połączy (lub rozpadnie).

Grumdrig
źródło
Świetny. Będę bardzo zainteresowany, aby zobaczyć, jak sobie radzisz, a filmy / zdjęcia / szczegóły dotyczące Twojego sukcesu (lub katastrofalnej porażki) z pewnością okażą się pomocne.
Amos,
Arduino zrobi falę kwadratową ??? Myślisz, że to wystarczy? Potrzebujesz * co najmniej * (!) Core i7-950 @ 3 GHz.
stevenvh
Poszedłbym na Craya - co do cholery, co?
Bezwarunkowo
4

Zgadzam się ze Scottem powyżej: mikro to sposób, aby przejść tutaj, chyba że bawisz się konkretną intencją uczenia się oscylatorów. Dostosowanie amplitudy może być jednak nieco trudne. Czy możesz nam powiedzieć o tym więcej? Czy należy go wyregulować raz (lub bardzo rzadko) do celów kalibracji, czy też trzeba go często zmieniać? Czy musi być regulowany przez użytkownika, czy może będzie dostosowywał się w oparciu o parametry w obwodzie? Jakiego zakresu amplitudy potrzebujesz i jakiej rozdzielczości (a raczej ile kroków) potrzebujesz w tym zakresie?

Najprostszą metodą jest zbudowanie wzmacniacza o regulowanym wzmocnieniu za pomocą potencjometru do regulacji, jeśli potrzebujesz tylko regulowanej amplitudy do celów kalibracji lub do rzadkiej ręcznej regulacji.

Innym sposobem na regulację jest użycie wyjścia PWM mikroprocesora i przekazanie go do filtra, ale trzeba by zbudować filtr, który przepuścił 150 kHz i wygładził cokolwiek na częstotliwości PWM (która będzie zależeć od twojej częstotliwości mikro ). Będzie to trudne i ściśle ograniczy rozdzielczość.

Jeśli potrzebujesz fali kwadratowej powyżej napięcia mikro, na pewno potrzebujesz obwodu wzmacniacza i prawdopodobnie możesz po prostu kontrolować wzmocnienie wzmacniacza również za pomocą mikro.

Pomyśl o tym, czy na pewno potrzebujesz kontrolować amplitudę? Prawdopodobnie możesz kontrolować wszystko, co próbujesz kontrolować, również za pomocą innych lew. Jeśli możesz udostępnić więcej informacji, prawdopodobnie zapewnimy Ci inne pomysły na kontrolę.

Lou
źródło
Dziękuję też za te informacje. Chciałbym zaakceptować więcej niż jedną odpowiedź. Amplituda musi być regulowana, ponieważ 1) nie wiem, ile mocy potrzebuję i 2) warunki (np. Temp) prawdopodobnie wpłyną na potrzebny poziom mocy (chociaż prawdopodobnie mógłbym ustawić go na „wystarczająco wysoką” i być gotowy). W końcu może być dość gruboziarnisty i być może naprawiony.
Grumdrig,
@Grumdrig: W tym miejscu warto samemu odpowiedzieć na pytanie, zaznaczyć swoją odpowiedź jako odpowiedź „wiki społeczności”, a następnie dodać wszystkie dobre części z innych odpowiedzi. Oznaczając ją jako odpowiedź społecznościową wiki, pozwalasz innym z czasem poprawić odpowiedź, nie uznając przy tym pracy innej osoby.
Craig Trader
1
Zgadzam się z Craigiem. W takich projektach elektronicznych jest to, że zadawane pytania zwykle nie mają charakteru atomowego, co uniemożliwia wybranie jednej odpowiedzi. Inną fajną cechą wiki społeczności jest to, że odpowiedź może ewoluować wraz z ewolucją pytania i ułatwia ludziom śledzenie rozwoju projektu. Jeśli chcesz, czy opublikowałbyś wyniki pierwszego strzału na torze? Naprawdę interesuje mnie, jak dobrze atomizuje się za pomocą rozwiązania ultradźwiękowego, i interesują mnie aspekty związane z plecakiem. Pomyślę o wydajności, czekając.
Lou
Dzięki @Craig. Nie znałem tych subtelności meta-użycia; Zaakceptuję moją wikikulowaną odpowiedź za 36 godzin (!), Kiedy pozwoli mi chiphacker.
Grumdrig,
Gram w StackOverflow od ponad roku; odbierzesz to na czas.
Craig Trader
3

Jeśli chcesz tylko prostej regulacji wzmocnienia, wybrałbym zegar 555. Następnie użyj potencjometru równolegle z rezystorem na wyjściu, aby utworzyć pojemnik na drewno, (nie kupuj pojemników na drewno, są to oszacowanie śmieci krzywej kłody, chyba że wydasz mega dolce), skonfigurowany potencjometr jest tutaj -> https://sound-au.com/project01.htm

Jeśli chcesz dokładnej kontroli, zgodziłbym się z innymi odpowiedziami, tablica typu Arduino lub MCU byłoby znacznie lepsze.

Nie zapominaj, że głośność nie jest liniowa!

Zrobiłem kieszonkowy oscylator open source, nazwany Posc, ma on dwie prostokątne fale wytwarzane przez parę 555 timerów, spójrz, może pomóc -> http://www.sonodrome.co.uk/tutorials. html Na tej stronie znajduje się kilka plików PDF, które pokazują układ i układ komponentów.

Jim
źródło
Zapomniałem wspomnieć, że radość z timera 555 polega na tym, że nie będzie wymagał wzmocnienia do napędzania małego głośnika lub brzęczyka piezoelektrycznego, jednak większość innych oscylatorów wymaga wzmocnienia za pomocą dodatkowego układu scalonego lub kilku tranzystorów.
Jim
Drugi adres URL („samouczki”) to martwy link.
gbarry