Che cos'è un buon generatore di onde quadrate?

Qual è un buon circuito da usare per generare un'onda quadra? La forma d'onda esatta non è troppo importante: voglio solo far scattare un cicalino piezoelettrico a 150 kHz. Voglio anche efficienza e ampiezza regolabile.

(Motivazione: Voglio vaporizzare un po 'di olio per bruciarlo. Ho scelto 150 kHz dopo il Glade Wisp come hackerato in Make.)

Il più semplice che ho trovato è stato questo composto da un condensatore, 3 resistori e un amplificatore operazionale un comparatore. Questo design è una buona strada da percorrere?

Supponendo che, secondo la stessa pagina, abbia un periodo di

$T = 2RC ln \dfrac{1+L}{1-L}$ dove$L = \dfrac{R1}{R1+R2}$

Scegliendo R1 = R2 si ottiene L = 1/2, dando (1 + L) / (1-L) = circa e, dando il più semplice

T = 2RC

Sono nei boschi qui, ma suppongo che R1 = R2 = R sia una buona scelta.

Il TI desiderato è 1 / 150kHz; quindi RC = 3.33e-6

Un'altra scelta abituale si presenta. Ad esempio, una resistenza da 100 ohm e un condensatore da 0,033 uF? Questa scelta è importante? La scelta dell'amplificatore operazionale è importante?

Ci scusiamo per la lunga domanda, ma se qualcuno che sa cosa stanno facendo potrebbe camminare con me qui, lo apprezzerei sicuramente.

Se cerchi Google per il generatore di onde quadre 555 otterrai migliaia di hit per i circuiti basati su un chip 555 che produce un'onda quadra. C'è un calcolatore ad onda quadra qui , che dovrebbe permetterti di sperimentare i calcoli.

Inoltre, come bonus aggiuntivo, 555 gettoni costano poco.

Oppure guarda 556 chip che sono fondamentalmente due 555 sullo stesso chip.

Per un semplice oscillatore le persone spesso pensano immediatamente a un IC timer 555. Questo circuito è ancora più semplice:

Il 74HC1G14 è la versione single gate del 74HC14 più comune nel pacchetto SOT-23.

Nota: il circuito a cui si è collegati utilizza un comparatore , non un amplificatore operazionale. È possibile utilizzare gli amplificatori operazionali nei circuiti di confronto, ma non sono all'altezza del lavoro per vari motivi: gli amplificatori operazionali sono ottimizzati per le applicazioni di amplificazione in cui gli ingressi sono guidati alla stessa tensione attraverso il feedback e potrebbero richiedere molto tempo per il ripristino dalla saturazione quando i loro ingressi si allontanano attraverso feedback positivi come in questo circuito. Un comparatore sarà più veloce e farà la cosa giusta.

Per quanto riguarda i circuiti: utilizzerei un comparatore LM393 o un 555 (difficile da battere: molti produttori e puoi ottenerlo da Radio Shack o in grandi quantità da Digikey a 11c) o un 74xx123 ( questo da TI è 16c in grande quantità). Il comparatore avrà bisogno di alcune parti in più rispetto alle altre due.

Se vuoi costruire un vibratore A-stabile, allora il circuito che hai scelto va bene. Dovrai impedire al valore R di caricare l'amplificatore operazionale. Questo significa selezionare R in modo che non carichi un amplificatore operazionale. Suggerirei che stare nella regione di resistenza 10k-100k ti tiene al sicuro se usi un amplificatore operazionale in banda base come un TL072 (FET) o un LM358 (BJT).

Con il tuo circuito avrai bisogno di resistori di assetto per far sì che la cosa si "carichi" nel modo giusto. Un potenziometro in linea con R (il tuo resistore di feedback) sarà probabilmente necessario per la sintonizzazione.

Penso che scoprirai che è difficile creare un circuito oscillatore in questo modo. Lo farei solo se hai qualche motivo molto convincente per non usare un micro controller. Un timbro base, un'elica o un circuito MCU basato su Atmel sarebbe in grado di creare questa stessa onda quadra in modo molto più accurato. Funzionerebbe anche un timer 555, ma vorrei solo seguire il percorso MCU, un pin ATtiny 8 è di 3 dollari, quindi perché non usarlo.

Ma i multivibratori sono divertenti da giocare se stai solo giocando, ricorda di bufferizzare l'output in modo da non caricare la cosa! In bocca al lupo.

Non puoi semplicemente usare un circuito oscillatore a cristallo standard , come l' oscillatore Pierce , e guidare il piezoelettrico alla sua frequenza di risonanza naturale?

Ecco un circuito per un pulitore ad ultrasuoni , che sembrerebbe essere lo stesso principio del tuo vaporizzatore. Puoi anche guardare i brevetti per cose come umidificatori a ultrasuoni, atomizzatori, nebulizzatori, ecc.

Indipendentemente da ciò che usi, dovresti avere un induttore risonante in serie con il piezoelettrico per ottenere le centinaia di volt per guidarlo. http://www.techmind.org/sl/#electric

Sicuramente un microcontrollore è eccessivo quando il micro ha esattamente questo tipo di oscillatore al suo interno per far funzionare l'orologio. Utilizzeresti un oscillatore a cristallo per guidare un computer per guidare un oscillatore a cristallo.

Come consigliato da @Scott Murphy e @Lou, lo implementerò con un Arduino (con cui ho familiarità) che si imbatte in un amplificatore. A seconda del consumo di energia, potrebbe avere senso passare ad un altro circuito in un secondo momento, ma attraverserò quel ponte quando ci arrivo - se l'olio brucia e il consumo di energia è superiore a quello che potrebbe essere. In tal caso proverò un circuito 555 o modificherò il multivibratore astable che ho citato, come consigliato.

Per l'amplificazione, per ora, userò un amplificatore per cuffie e, se necessario, metterò insieme un circuito di amplificazione operazionale.

Si aggiornerà qui quando l'implementazione si avvicina (o cade a pezzi).

Sono d'accordo con Scott sopra: un micro è il modo di andare qui, a meno che tu non stia solo giocando con l'intenzione specifica di imparare gli oscillatori. Tuttavia, rendere regolabile l'ampiezza potrebbe essere un po 'complicato. Puoi dirci di più al riguardo? Deve essere regolato una volta (o molto raramente) ai fini della calibrazione o devi essere in grado di cambiarlo frequentemente? Deve essere regolabile dall'utente o si regola in base ai parametri nel circuito? Qual è l'intervallo dell'ampiezza di cui hai bisogno e la risoluzione (o meglio, quanti passaggi) hai bisogno in quell'intervallo?

Il metodo più semplice è quello di costruire un amplificatore a guadagno regolabile usando un potenziometro per la regolazione, se hai solo bisogno dell'ampiezza regolabile ai fini della calibrazione o per una regolazione manuale non frequente.

Un altro modo per renderlo regolabile è utilizzare l'uscita PWM del micro e inviarlo a un filtro, ma dovresti costruire un filtro che ha superato 150kHz e appianare qualsiasi cosa alla tua frequenza PWM (che dipenderà dalla tua micro frequenza ). Questo sarà difficile e limiterà rigorosamente la tua risoluzione.

Se hai bisogno di un'onda quadra sopra la micro tensione, avrai sicuramente bisogno di un circuito amplificatore e probabilmente puoi controllare anche il guadagno dell'amplificatore anche con il micro.

Vieni a pensarci, sei sicuro di dover controllare l'ampiezza? Probabilmente puoi controllare qualunque cosa tu stia cercando di controllare anche attraverso altri trucchi. Se potessi condividere più informazioni, probabilmente possiamo darti altre idee di controllo.

Se vuoi solo una semplice regolazione del guadagno, sceglierei il timer 555. Quindi usa un potenziometro in parallelo con un resistore sull'uscita, per creare un pot di registro (non comprare pentole di registro, sono una stima dei rifiuti di una curva di registro, a meno che tu non spenda mega dollari) il potenziometro impostato è qui -> https://sound-au.com/project01.htm

Se vuoi un controllo accurato, sarei d'accordo con le altre risposte, una scheda di tipo Arduino o un MCU sarebbe molto meglio.

Non dimenticare, il volume non è lineare!

Ho realizzato un oscillatore tascabile open source, chiamato Posc, presenta due onde quadrate prodotte da una coppia di 555 timer, dai un'occhiata, potrebbe essere d'aiuto -> http://www.sonodrome.co.uk/tutorials. html In questa pagina sono presenti un paio di PDF che mostrano il layout del circuito e dei componenti.