Semplice Generatore di Onda Quadra con Duty Cycle Variabile tra 1% e 99% Realizzato con un NE555. Utile come Dimmer o per Regolare la Velocità di Motori…
INTRO
Come visto nella guida sull’integrato NE555, nella modalità astabile, è possibile generare un onda quadra con duty cycle variabile in funzione delle resistenze usate per il percorso di carica e di scarica della capacità. Il problema è che le due resistenze sono in serie (anche se vi è il pin di discharge collegato) quindi il percorso di carica avrà sempre una resistenza maggiore di quello di scarica, facendo in modo che non si riesca con lo schema classico ad ottenere duty cycle minori o uguali del 50%.
Per ottenere ciò bisogna usare due diodi e due resistenze in modo tale da avere una resistenza di scarica e una di carica separate che agiscono una alla volta.
SCHEMA
Lo schema è il seguente:
Il sistema è in modalità astabile, la capacità C1 serve solo per stabilizzare da possibile rumore la tensione 2/3Vcc che si trova nel partitore interno.
Supponiamo inizialmente l’uscita 1, il transistor di discharge è aperto. La capacità C2 può caricarsi attraverso R4, D2 e la parte della resistenza variabile che forma il percorso di carica che chiameremo RX.
Quando la tensione sulla capacità raggiunge i 2/3Vcc i comparatori interni resettano il flip flop, l’uscita negata sarà 1, il transistor di discharge è attivo e la capacità si scarica attraverso la porzione della resistenza variabile che forma il percorso di scarica, ovvero (22Kohm – RX) e attraverso D1.
Quindi variando la resistenza R1 si varia il valore di RX. Se la resistenza del percorso di carica aumenta, quella del percorso di scarica diminuisce e viceversa, rendendo possibile la variazione di duty cycle. La resistenza R4 deve avere un valore molto piccolo rispetto alla resistenza variabile in modo tale da non appesantire il percorso di carica. R4 non può essere nulla o minore di 220ohm circa però, altrimenti il condensatore non si scarica mai in quanto la resistenza del transistor di discharge non è 0, quindi non riuscirebbe a portare a 0 il pin di discharge.
Le equazioni che descrivono la forma d’onda d’uscita sono le seguenti:
Supponiamo di avere la resistenza variabile al 50% della sua escursione, quindi RX=11Kohm. Il tempo in qui il segnale è alto sarà circa 8mS, il tempo in cui il segnale è basso invece 7.7ms, la frequenza 65Hz e il duty cycle del 51% (nella formula uscirà 0.51, basta moltiplicare per 100 per avere la percentuale.
In realtà questi valori non sono molto precisi perché non tengono conto della tensione di soglia dei diodi e della resistenza interna. Si potrebbero usare diodi Schottky o al germanio per ridurre questo errore visto che hanno soglia minore degli 1N4148.
Per quanto riguarda la tensione di alimentazione, come detto nel tutorial sull’NE555, questa può andare da 4.5V ad un massimo di circa 16V, l’uscita ovviamente oscillerà tra VCC e 0V. Per quanto riguarda la corrente massima in uscita questa sarà di circa 200mA, ottima per alimentare pochi led o se il circuito funge da generatore di clock. Se si vogliono alimentare molti led o motori DC bisogna usare un buffer o un mosfet pilotato dal segnale in uscita dall’NE555.
