Генератор звуков непрерывно изменяющейся частоты на таймере NE555

Простые однотональные звуковые сигнализа­торы стали привычными настолько, что современ­ный человек на них иногда просто не реагирует. Заострить внимание на происшедшем событии может сигнализатор на базе генератора, рассмо­тренного в этой статье. Генератор звуков непре­рывно изменяющейся частоты можно использо­вать в охранных устройствах и детских игрушках. Это устройство будет полезно для сборки и начи­нающим радиолюбителям, осваивающим микро­схемы.

Принципиальная схема генератора звуков не­прерывно изменяющейся частоты показана на ри­сунке. Он собран на базе интегрального таймера IC1 NE555, частота работы которого изменяется путем переключения конденсаторов времязадающей цепи с помощью 6-ти низкочастотных генера­торов, собранных на инверторах микросхемы IC2 типа 74С14.

Параметры сигнала прямоугольной формы, генерируемого схемой на выходе NE555, можно рассчитать по стандартным формулам:

T_H=0_f693·(R1+R2)·C;

T_l=0,693·R2·C;

T=T_H+T_L =0,693·(R 1 +2R2)·C;

f=1/T=1,44/[(R1+2R2)’C],

где С — емкость конденсаторов времязадающей цепи (см. ниже);

Т_H — длительность высо­кого уровня выходного им­пульса;

T_L — длительность низ­кого уровня выходного им­пульса;

Т — период;

f — частота колебаний.

Условием получения наиболее симметричного выходного сигнала является следующее неравен­ство: R1<<R2.

В приведенных выше формулах времязадающая емкость С — это сумма емкостей параллельно сое­диненных конденсаторов С7-С13 в различных комбинациях. Причем конденсаторы С7-С12 используются только тогда, когда на выходах соответствующих инверторов будут низкие уровни.

Конденсатор С13 задает основную (базовую) частоту генератора, которая равна приблизитель­но 13,5 кГц.

Если установлена перемычка J1, то генератор будет вырабатывать, переключая времязадающие конденсаторы, 7 следующих основных частот:

С13 — задает частоту около 13,5 кГц;

С13+С7 — задает частоту около 4,2 кГц;

С13+С8 — задает частоту около 3,1 кГц;

С13+С9 — задает частоту около 2,4 кГц;

С13+С10 — задает частоту около 1,7 кГц;

С13+С11 — задает частоту около 1.5 Гц;

С13+С 12 — задает частоту около 1,2 Гц,

Кроме перечисленных выше основных частот генератор вырабатывает и другие частоты, значе­ние которых определяется кратковременным па­раллельным включением более 2-х (до 7) времязадающих конденсаторов С7-С13.

При желании можно отключить конденсатор С13, сняв перемычку J1.

Диоды 01-06 разделительные.

Микросхема ІС2 содержи 6 инверторов с триггерами Шмитта на входах. Каждый из этих инвер­торов работает как генератор низкой частоты. Для каждого из них можно выбрать любую частоту ра­боты от 1 до 100 Гц и выше, но обычно их выбира­ют в пределах 0,1 …20 Гц.

Эти частоты можно регулировать с помощью подстроенных резисторов RV1-RV6.

После настройки каждый из этих подстроенных резисторов можно заменить постоянными рези­сторами соответствующих номиналов.

Устройство можно питать постоянным напря­жением от 4,5 до 16 В.

Если же для питания схемы использовать на­пряжение +5 В, то в позиции ІС2 можно использо­вать КМОП интегральные схемы типов 74НС14, 74ACI4 или аналогичные, а также ТТL — микросхемы 74LS14. В последнем случае подстроенные ре­зисторы RV1-RV6 должны иметь номинальное сопротивление, которое меньше в 3-5 раз указан­ного на схеме для КМОП микросхем.

В качестве громкоговорителя ВА1 желательно использовать маломощный громкоговоритель или телефонный капсюль с большим сопротивлением (16…100 Ом и более).

R4C18 — выходной фильтр.

При использовании громкоговорителя с мень­шим сопротивлением, его необходимо согласо­вать с выходом таймера с помощью выходного трансформатора от малогабаритного транзи­сторного радиоприемника. При этом может по­надобиться и изменение параметров фильтра R4C18.

Устройство запускается и начинает работать сразу после включения напряжения питания.

В заключение заметим, что, изменяя номина­лы элементов времязадающих цепей, можно по­добрать желаемый тембр звукового сигнала.

Источник: Радиоаматор №7-8, 2014
Автор: Петр Петров, г.София,  Болгария