Как сделать импульсный генератор
Генераторы импульсов
Генераторы импульсов используют во многих радиотехнических устройствах (электронных счетчиках, реле времени), применяют при настройке цифровой техники. Диапазон частот таких генераторов может быть от единиц герц до многих мегагерц. Здесь приводятся простые схемы генераторов, в том числе на элементах цифровой «логики», которые широко используются в более сложных схемах как частотозадающие узлы, переключатели, источники образцовых сигналов и звуков.
На рис. 3 приведена схема еще одного генератора на электромагнитном реле, принцип работы которого аналогичен предыдущему генератору, но обеспечивает частоту импульсов 1 Гц при емкости конденсатора в 10 раз меньшей. При подаче питания конденсатор С1 заряжается через резистор R1. Спустя некоторое время откроется стабилитрон VD1 и сработает реле К1. Конденсатор начнет разряжаться через резистор R2 и входное сопротивление составного транзистора VT1VT2. Вскоре реле отпустит и начнется новый цикл работы генератора. Включение транзисторов VT1 и VT2 по схеме составного транзистора повышает входное сопротивление каскада. Реле К 1 может быть таким же, как и в предыдущем устройстве. Но можно использовать РЭС-9 (паспорт РС4.524.201) или любое другое реле, срабатывающее при напряжении 15. 17 В и токе 20. 50 мА.
На рис. 6 представлена схема генератора импульсов с регулируемой скважностью.
Скважность – отношение периода следования импульсов (Т) к их длительности (t):
Скважность импульсов высокого уровня на выходе логического элемента DD1.3, резистором R1 может изменяться от 1 до нескольких тысяч. При этом частота импульсов также незначительно изменяется. Транзистор VT1, работающий в ключевом режиме, усиливает импульсы по мощности.
Цифровые микросхемы в генераторах взаимозаменяемы в большинстве случаев и можно использовать в одной и той же схеме как микросхемы с элементами «И-НЕ», так и «ИЛИ-НЕ», или же просто инверторы. Вариант таких замен показан на примере рисунка 5, где была использована микросхема с инверторами К561ЛН2. Точно такую схему с сохранением всех параметров можно собрать и на К561ЛА7, и на К561ЛЕ5 (или серий К176, К564, К164), как показано ниже. Нужно только соблюдать цоколевку микросхем, которая во многих случаях даже совпадает.
Если требуется повысить нагрузочную способность какого либо узла (чтобы, например, подключить динамик или другую нагрузку), можно применить на выходе усилитель на транзисторе, как в схеме на рис. 6, или же включить несколько элементов микросхемы параллельно, как показано на рисунке ниже:
Универсальная печатная макетная плата для двух микросхем. На таких платах удобно собирать несложные схемы с небольшим количеством деталей, как, например, приведенные в этой статье. Детали паяются к контактным площадкам и при необходимости соединятся перемычками. Размеры платы 100 х 55 мм.
Схемы простых генераторов импульсов
Генераторы импульсов являются важной составляющей многих радиоэлектронных устройств.
Простейший генератор импульсов
Простейший генератор импульсов (мультивибратор) может быть получен из двух-каскадного УНЧ (рис. 1). Для этого достаточно соединить вход усилителя с его выходом.
Рабочая частота такого генератора определяется значениями R1C1, R3C2 и напряжением питания.
Схемы мультивибраторов
На рис. 2, 3 показаны схемы мультивибраторов, полученные простой перестановкой элементов (деталей) схемы, изображенной на рис. 1. Отсюда следует, что одну и ту же простейшую схему можно изобразить различными способами.
Рис. 2. Схема мультивибратора на транзисторах.
Рис. 3. Схема мультивибратора на транзисторах с небольшой перестановкой деталей на схеме.
Использование мультивибраторов
Практические примеры использования мультивибратора приведены на рис. 4, 5.
Рис. 4. Схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов.
На рис. 4 показана схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов, включенных в качестве нагрузки в цепи коллекторов. Вращением ручки потенциометра R3 можно управлять соотношением длительностей свечения светодиодов левой и правой ветвей.
Если увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, частота генерации понизится, светодиоды начнут мигать. При уменьшении емкости этих конденсаторов частота генерации возрастает, мелькание светодиодов сольется в сплошное свечение, яркость которого будет зависеть от положения ручки потенциометра R3.
На основе подобного схемного решения могут быть собраны разнообразные полезные конструкции, например, регулятор яркости светодиодного фонарика; игрушка с мигающими глазами; устройство плавного изменения спектрального состава источника излучения (разноцветные светодиоды или миниатюрные лампочки и светосуммирую-
Генератор переменной частоты (рис. 5) конструкции В. Цибульского позволяет получать плавно изменяющееся со временем по частоте звучание [Р 5/85-54]. При включении генератора его частота возрастает с 300 до 3000 Гц за 6 сек (при емкости конденсатора C3 500 мкФ).
Изменение емкости этого конденсатора в ту или иную сторону ускоряет или, напротив, замедляет скорость изменения частоты. Плавно изменять эту скорость можно и переменным сопротивлением R6.
Для того чтобы этот генератор мог выполнять роль сирены, или быть использованным в качестве генератора качающейся частоты, можно предусмотреть схему принудительного периодического разряда конденсатора C3. Такие эксперименты можно рекомендовать для самостоятельного расширения познаний в области импульсной техники.
Управляемый генератор
Управляемый генератор прямоугольных импульсов показан на рис. 6 [Р 10/76-60]. Генератор также представляет собой двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью. Для упрощения схемы генератора достаточно соединить эмиттеры транзисторов конденсатором.
Емкость этого конденсатора определяет рабочую частоту генерации. В данной схеме для управления частотой генерации в качестве управляемой напряжением емкости использован варикап. Увеличение запирающего напряжения на варикапе приводит к уменьшению его емкости. Соответственно, как показано на рис. 7, возрастает рабочая частота генерации.
Рис. 7. Как возрастает рабочая частота генерации.
Варикап, в порядке эксперимента и изучения принципа работы этого полупроводникового прибора, можно заменить простым диодом. При этом следует учитывать, что германиевые точечные диоды (например, Д9) имеют очень малую начальную емкость (порядка нескольких пФ), и, соответственно, обеспечивают небольшое изменение этой емкости от величины приложенного напряжения.
Кремниевые диоды, особенно силовые, рассчитанные на большой ток, а также стабилитроны, имеют начальную емкость 100. 1000 пФ, поэтому зачастую могут быть использованы вместо варикапов. В качестве варикапов можно применить и р-n переходы транзисторов.
Для контроля работы, сигнал с генератора (рис. 6) можно подать на вход частотометра и проверить границы перестройки генератора при изменении величины управляющего напряжения, а также при смене варикапа или его аналога. Рекомендуется полученные результаты (значения управляющего напряжения и частоту генерации) при использовании разного вида варикапов занести в таблицу и отобразить на графике (см., например, рис. 7). Отметим, что стабильность генераторов на RC-элементах невысока.
Схемы генераторов световых и звуковых импульсов
На рис. 8, 9 показаны типовые схемы генераторов световых и звуковых импульсов, выполненные на транзисторах различного типа проводимости. Генераторы работоспособны в широком диапазоне питающих напряжений.
Рис. 8. Схема генератора световых импульсов, собранного на транзисторах.
Первый из них вырабатывает короткие вспышки света частотой единицы Гц, второй — импульсы звуковой частоты. Соответственно, первый генератор может быть использован в качестве маячка, светового метронома, второй — в качестве звукового генератора, частота колебаний которого зависит от положения ручки потенциометра R1. Эти генераторы можно объединить в единое целое.
Рис. 9. Схема генератора звуковых импульсов собранного на транзисторах.
Для этого достаточно один из генераторов включить в качестве нагрузки другого, либо параллельно ей. Например, вместо цепочки из светодиода HL1, R2 или параллельно ей (рис. 8) можно включить генератор по схеме на рис. 9. В итоге получится устройство периодической звуковой или светозвуковой сигнализации.
Генератор импульсов с пьезокерамическим излучателем
Генератор импульсов (рис. 10), выполненный на составном транзисторе (п-р-п и р-п-р), не содержит конденсаторов (в качестве частотозадающего конденсатора использован пьезокерамический излучатель BF1).
Генератор работает при напряжении от 1 до 10 Б и потребляет ток от 0,4 до 5 мА. Для повышения громкости звучания пьезокерамического излучателя его настраивают на резонансную частоту подбором резистора R1.
Рис. 10. Генератор импульсов с пьезокерамическим излучателем.
Генератор релаксационных колебаний
На рис. 11 показан достаточно оригинальный генератор релаксационных колебаний, выполненный на биполярном лавинном транзисторе.
Генератор содержит в качестве активного элемента транзистор микросхемы К101КТ1А с инверсным включением в режиме с «оборванной» базой. Лавинный транзистор может быть заменен его аналогом (см. рис. 1).
Устройства (рис. 11) часто используют для преобразования измеряемого параметра (интенсивности светового потока, температуры, давления, влажности и т.д.) в частоту при помощи резистивных или емкостных датчиков.
При работе генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя активного элемента (лавинного транзистора, динистора или т.п. элемента), происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи.
Резистор R1 ограничивает максимальный ток через транзистор, препятствуя его тепловому пробою. Времязадающая цепь генератора (R1C1) определяет рабочую область частот генерации.
В качестве индикатора звуковых колебаний при качественном контроле работы генератора используют головные телефоны. Для количественной оценки частоты к выходу генератора может быть подключен частотомер или счетчик импульсов.
Устройство работоспособно в широком интервале изменения параметров: R1 от 10 до 100 кОм (и даже до 10 МОм), С1 — от 100 пФ до 1000 мкФ, напряжения питания от 8 до 300 В. Потребляемый устройством ток обычно не превышает одного мА.
Возможна работа генератора в ждущем режиме: при замыкании базы транзистора на землю (общую шину) генерация срывается. Преобразователь-генератор (рис. 11) может быть использован и в режиме сенсорного ключа, простейшего Rx-и Сх-метра, перестраиваемого широкодиапазонного генератора импульсов и т.д.
Генераторы импульсов на лавинных транзисторах
Генераторы импульсов (рис. 12, 13) также выполнены на лавинных транзисторах микросхемы К101КТ1 типа п-р-п или К162КТ1 типа р-п-р, динисторах, или аналогах динисторов и лавинных транзисторов (см. рис. 1).
Рис. 12. Схема генератора импульсов на лавинных транзисторах К101КТ1.
Генераторы работают при напряжении питания выше 9 Б и вырабатывают напряжение треугольной формы. Выходной сигнал снимается с одного из выводов конденсатора.
Входное сопротивление следующего за генератором каскада (сопротивление нагрузки) должно в десятки раз превышать величину сопротивления R1 (или R2). Низкоомную нагрузку (до 1 кОм) можно включать в коллекторную цепь одного из транзисторов генератора.
Рис. 13. Схема генератора импульсов на лавинных транзисторах К162КТ1.
Генераторы импульсов с использованием индуктивной обратной связи
Довольно простые и часто встречающиеся на практике генераторы импульсов (блокинг-генераторы) с использованием индуктивной обратной связи показаны на рис. 14 [А. с. СССР 728214], 15 и 16.
Такие генераторы обычно работоспособны в широком диапазоне изменения напряжения питания. При сборке блокинг-генераторов необходимо соблюдать фазировку выводов: при неправильном подключении «полярности» обмотки генератор не заработает.
Рис. 15. Схема блокинг-генератора на транзисторе.
Рис. 16. Схема блокинг-генератора на транзисторе КТ315 с минимумом деталей.
Подобные генераторы можно использовать при проверке трансформаторов на наличие межвитковых замыканий: никаким иным методом такие дефекты не могут быть выявлены.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.
Мощный лабораторный генератор импульсов
Схема 1
Генератор был спроектирован для использования в нем минимального количества общедоступных электронных компонентов, с хорошей повторяемостью и достаточной надежностью. Вариант генератора (схема 1) собран на базе широко распространенного шим-контроллера UC3525 (U1), который управляет мостовой схемой на полевых транзисторах Q4-Q7. Если нижние ключи каждого из полумостов, работающих в противофазе, управляются непосредственно выходами микросхемы 11/14 U2, то в качестве драйверов верхнего плеча применены бустрепные каскады на транзисторах Q2, Q3. Такие каскады широко используются в большинстве современных микросхемных драйверов и достаточно хорошо описаны в литературе, посвященной силовой электронике. Входное напряжение переменное или постоянное (
Регулировка частоты импульсной последовательности производится переменным резистором R1, регулировка длительности импульсов осуществляется с помощью R4. Начальная длительность «мертвого времени» устанавливается резистором R3.
Схема 2
Обе схемы легко масштабируются по мощности путем применения либо более мощных транзисторов либо путем их параллельного включения (для каждого из ключей), а так же изменением напряжения питания силовых ключей. Все силовые компоненты желательно «посадить» на радиаторы. До мощности 100Вт использовались радиаторы с клейкой основой, предназначенные для установки на микросхемы памяти в видеокартах (выходные ключи и транзистор стабилизатора). В течении получаса работы с частотой 10кГц с максимальной длительностью выходных импульсов, при напряжении питания ключей (использовались транзисторы 31N20) +28В на нагрузку около 100Вт (две последовательно соединенные лампы 12В/50Вт), температура силовых ключей не превышала 35 градусов Цельсия.
Обе схемы на момент написания статьи проверялись в работе на частотах от 40Гц до 200кГц с различными активными и индуктивными нагрузками (до 100Вт), при постоянных входных напряжениях питания от 23 до 100В, с выходными транзисторами IRFZ46, IRF1407, IRF3710, IRF540, IRF4427, 31N20, IRF3205. Вместо биполярных транзисторов Q2, Q3 рекомендуется установка (особенно для работы на частотах свыше 1кГц) полевых транзисторов, таких как IRF630, IRF720 и подобных с током от 2А и рабочим напряжением от 350В. В этом случае номинал резистора R7 может варьироваться от 47Ом (свыше 500Гц) до 1к.
Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Генератор импульсов
Метки: генератор, регулируемый
Комментарии 78
Фотки сварки с сменой полярности
Сам тоже недавно экспериментировал с 555 таймером, непонравилось что при мультивибраторе регулировка одного резистора влияет сразу на длительность обоих параметров «высокий выход, и ноль выход».
Нашёл схему на К561ЛН2, обещают раздельное точное регулирование длительности высокого и низкого состояния выхода раздельно esxema.ru/?p=1455
Скоро закажу себе, поиграюсь с ней.
По сварке автора темы, непонятно где он хочет брать отрицательные(минусовые) импульсы?
У магазинных сварок(с изменяемой полярностью) смена полярности у массы и электрода сделано через смену подлючения силовых проводов (горелку откручивать не надо), а не по электронике мозги сворачивать. Сейчас фотку найду таких сварок с сменой полярности.
У меня стояла такая задача.
Можно реализовать и ваш алгоритм с раздельным регулированием в каждой полуволне…
Можно реализовать и ваш алгоритм с раздельным регулированием в каждой полуволне…
Мой алгоритм реализован так как он реализован. А ваш алгоритм это совершенно другая программа
Можно реализовать и ваш алгоритм с раздельным регулированием в каждой полуволне…
Продуй экспериментировать.
Силовая часть по схеме ПушПул.
Логическая часть можно взять ардуину.
растяни нижний период втрое.
или делай один импульс вверх — три подряд вниз, паузы — по вкусу.
Или на одной tl494.
ну клин блинтон корпус копия моего сварочника, но мне больше такая схема ндравится ;^D Да и этих сварочников-схем в инете как малярийных комаров у потенциальных наших друзей
ну кт117 ещё поискать 🙂 нужно.
у меня не толькот КТ117(которых как грязи в старых зомбоящиках) но и КТ118 имею которых почти не у кого нет
ну кт117 ещё поискать 🙂 нужно.
кт117 легко эмулируется двумя транзисторами
а по идее вместо него можно и DB3 поставить (ну конечно со своей обвязкой) из, скажем дохлых КЛЛ…
А как, по этой схеме может быть отрицательная полуволна, когда всё пляшет от питания.Либо 10вольт-напряжения источника, либо 0 вольт об землю.Или делать искусственную среднюю точку, либо 2-х полярное питание.А генератор с регулировкой частоты и скважности легко собирается на 2-х 555 таймерах.
спасибо за совет попробую с ключами верхнего и нижнего уровня на выходе
По сути получается что сварке не важно на какой полярности варить, или на положительной, или на отрицательной.
Импульсный генератор — это управляющая схема. В любом случае в силовой цепи будет управляемый элемент. Скажем мощный полевой транзистор (или IGBT)
Поэтому смысл биполярных импульсов пропадает. Поэтому, если не устроит полярность, придется бегать и переставлять провода!
А значит достаточно простого генератора с раздельным управлением частотой следования импульсов и их длительностью!
я вас отлично понял хотя в основном варить в отрицательной полярности
Для схемы не важна полярность.
Полярность берется уже тем куда электрод и куда масса подключается.
Отрицательная — это же прямая полярность: минус на электрод а плюс на массу?
это понятно.
но…
проще, импульс — это какоето время есть ток, потом какоето его нет.
полярность импульса зависит от того как провода подключить ))
но все равно есть плюс и есть минус.
И как принято условное направление тока в электронике и электротехнике от плюса к минусу (хотя электроны бегут как раз от минуса к плюсу), а в сварке как раз уже правильно принята: прямая полярность это когда электроны бегут с электрода на свариваемую деталь, т.е. минус на электрод ( обратная, соответственно плюс на электрод)
И т.к. цепь замкнутая, то можно просто говорить о прерывателе тока, т.е. каким либо мощным силовым ключом, управляемым импульсной схемой, мы то разрешаем течь току, то запрещаем.
А полярность можно менять либо перестановкой проводов, либо мощное реле силовое поставить.))
А про сварку разнополярными импульсами (т.е. то плюс на электрод, то минус) я не слышал
Щелканье, не говорит ни чего о форме тока и его поляронсти.
Скорее всего это есть ток, нет тока…
Посмотрел схемы. Либо сварка идет именно импульсным током. Либо используют переменный ток.
Ну может быть только дорогие TIGовые апараты выдают инверсные импульсы, меняя полярность на электроде.
Чтобы заморочится такое сделать, надо серьезно проектировать схему. И, т.к. режим работы сварки — режим короткого замыкания, то силовые элементы должны выдерживать ток короткого замыкания!
Либо обходится без них, в сети схемы есть, гугль выдает по поиску «осциллятор для сварки алюминия».
во во в моей сварке уже встроен этот пресловутый осцилятор но блин хоца и электродами по люминию чтоб варил вот вся эта возня только из-за этого и в догонку этот осчилятор не прогревает массивные детали и им можно паять только мелковастенькие компоненты люминия
Для электродов достаточно импульсного режима на обратной полярности: минус на деталь, + на электрод, чтобы было катодное распыление окислов, а перегревом электрода — пренебречь.
для удаления окисла достаточно минус на деталь и плюс на электрод.
обратное: плюс на деталь, и минус на электрод — чтобы не перегреть электрод — это нужно для тиговой сварки: чтобы не поплавить детали держака (и, возможно, сам вольфрамовый электрод не перегреть)
В ММА сварке это не нужно, там электрод плавится, а перегреться не успевает — быстрее весь расплавится))). ( причем для аллюминия вроде емнип, если оторвался от шва, остаток электрода выкидывается).
Отсюда достаточно одной полярности — обратной.
я вас отлично понял хотя в основном варить в отрицательной полярности
Тут еще надо и сварочник чтобы выдавал постоянный выпрямленный ток.
А чаще всего инверторы выдают импульсы высокой частоты. (Однополупериодный выпрямитель и нет сглаживающих фильтров)