1 Badanie aplikacji timera 555

Transkrypt

1 1 Badanie aplikacji timera 555 Celem ćwiczenia jest zapoznanie studenta z podstawowymi aplikacjami układu 555 oraz jego działaniem i właściwościami. Do badania wybrane zostały trzy podstawowe aplikacje tego układu. Wszystkie aplikacje wykonane zostały w postaci zintegrowanej płyty laboratoryjnej umożliwiającej wykonanie podstawowych pomiarów oraz obserwację zachowania się układu. 1.1 Opis płyty laboratoryjnej i sposobu jej podłączenia Zdjęcie płyty laboratoryjnej wraz z opisem używanych elementów i wyprowadzeń przedstawia rysunek 1. Płyta Rysunek 1: Płyta laboratoryjna używana w ćwiczeniu. laboratoryjna składa się z czterech bloków oznaczonych na rysunku 1 odpowiednimi kolorami: 1. blok zasilania (czerwony) 2. aplikacja multiwibratora astabilnego (zielony) 3. aplikacja multiwibratora monostabilnego (niebieski) 4. aplikacja modulatora szerokości impulsu PWM (żółty) Zasilanie płyty laboratoryjnej podłączamy do zacisków znajdujących się w bloku zasilacza oznaczonych jako +ZAS oraz -ZAS. Na zaciski te należy podać napięcie stałe z przedziału 8V U 16V. Można w tym celu użyć wyjścia zasilania +15V z zasilacza laboratoryjnego. Znajdujące się w bloku zasilacza dodatkowe gniazdo oznaczone jako GND służy do podłączenia masy woltomierza lub zasilacza regulowanego (zgodnie z poleceniami w dalszej części instrukcji). Mateusz Majchrzycki c 2010r. 1

2 1.2 Badanie aplikacji multiwibratora astabilnego W ćwiczeniu tym wykorzystana zostanie część płyty oznaczona na rysunku 1 kolorem zielonym. Schemat badanego obwodu znajduje się na rysunku 2. Rysunek 2: Schemat układu do badania multiwibratora astabilnego. 1. Odczytaj wartości rezystorów Ra, Rb oraz kondensatorów C i umieść ich wartości w odpowiednich tabelach na sprawozdaniu lub karcie ćwiczeniowej. 2. Podłącz kanał A oscyloskopu do złącza oznaczonego Q, natomiast kanał B do złącza oznaczonego THR. 3. Ustaw przełączniki SW1, SW2 oraz SW3 tak, aby multiwibrator wygenerował przebieg o następujących parametrach f = 1285 Hz T H = 422, 7 µs 4. Zapisz ustawienia przełączników i wartości elementów podłączonych do tak ustawionego multiwibratora. Oblicz parametry teoretyczne sygnału wyjściowego. 5. Do złącza CV podłącz woltomierz i zmierz napięcie Control Voltage. 6. Zapisz przebieg z oscyloskopu ilustrujący napięcia na końcówkach Q i THR. Zaznacz na nim poziom napięcia CV w odniesieniu do przebiegu na końcówce THR. Zmierz parametry rzeczywiste sygnału. 7. Przestaw przełączniki SW1, SW2 oraz SW3 tak aby otrzymać na wyjściu Q sygnał o parametrach Mateusz Majchrzycki c 2010r. 2

3 f = 0, 86 Hz T H = 0, 59 s 8. Zapisz wartości elementów użytych do wygenerowania takiego przebiegu. 9. Podłącz diodę LED Q poprzez zwarcie zworki JP1. Czy dioda mruga zgodnie z przebiegiem sygnału na wyjściu Q? 10. Oblicz teoretyczne i rzeczywiste parametry sygnału wyjściowego. 11. Skonfiguruj multiwibrator tak, aby otrzymać sygnał o możliwie jak najmniejszym wypełnieniu. Zapisz wartości użytych elementów. Jakie najmniejsze wypełnienie jest możliwe do uzyskania w tej konfiguracji układu 555? Wyjaśnij (za pomocą obliczeń lub opisowo). 1.3 Badanie aplikacji multiwibratora monostabilnego W tym ćwiczeniu wykorzystana zostanie część płyty testowej oznaczona niebieskim kolorem. Schemat badanego obwodu znajduje się na rysunku 3. Rysunek 3: Schemat układu do badania multiwibratora monostabilnego. 1. Odczytaj wartości rezystorów RA oraz kondensatorów C i zapisz ich wartości w sprawozdaniu lub na karcie ćwiczeniowej. 2. Podłącz kanał A oscyloskopu do złącza oznaczonego Q, natomiast kanał B do złącza oznaczonego THR. 3. Skonfiguruj układ tak, aby wygenerować impuls o długości 24ms. Zapisz wartości użytych elementów. Oblicz teoretyczną długość impulsu wyjściowego dla wybranych elementów. 4. Wygeneruj impuls na wyjściu Q poprzez chwilowe wciśnięcie przycisku TR. 5. Zapisz zrzut z ekranu oscyloskopu ilustrujący przebiegi napięć na wyjściu Q oraz THR. Mateusz Majchrzycki c 2010r. 3

4 6. Dokonaj pomiaru długości wygenerowanego impulsu. Porównaj wynik pomiaru z obliczeniami teoretycznymi. Z czego wynikają różnice w obu czasach? 7. Dołącz do układu diodę LED Q poprzez zwarcie zworki JP1. 8. Skonfiguruj układ tak, aby wygenerować impuls o długości 5, 17s. Oblicz teoretyczną długość impulsu dla wybranych elementów R i C. 9. Zmierz za pomocą oscyloskopu rzeczywistą długość impulsu wyjściowego. 10. Jakie zbocze sygnału TR powoduje wygenerowanie impulsu? Odpowiedź uzasadnij w oparciu o budowę wewnętrzną timera Badanie modulatora szerokości impulsu PWM W tym ćwiczeniu wykorzystana zostanie część płyty testowej oznaczona żółtym kolorem. Schemat badanego obwodu znajduje się na rysunku 4. Rysunek 4: Schemat układu do badania modulatora szerokości impulsu. 1. Skonfiguruj aplikację multiwibratora astabilnego do wygenerowania przebiegu o następujących parametrach: f = 49, 635 khz T H = 20 µs 2. Zewrzyj zworkę JP2 w aplikacji modulatora PWM. 3. Podłącz oscyloskop do złącza Q. 4. Ustaw na regulowanym zasilaczu prądu stałego napięcie U = 0V, a następnie podłącz je do złącza CV. 5. Włącz zasilanie układu i dokonaj pomiaru częstotliwości oraz wypełnienia przebiegu wyjściowego Q. 6. Regulując napięcie Control Voltage (CV) w zakresie od 0 do 5V obserwuj zmianę częstotliwości oraz wypełnienia przebiegu wyjściowego. PRZEKROCZENIE NAPIĘCIA 5V SPOWODUJE USZKODZENIE UKŁADU! Mateusz Majchrzycki c 2010r. 4

5 7. Zapisz przebiegi z ekranu oscyloskopu dla 3 różnych wartości napięcia na wejściu CV. 8. Dokonaj pomiaru częstotliwości przebiegu wyjściowego oraz skrajnych wartości wypełnienia tego przebiegu. Z czego wynika ograniczenie w możliwych do uzyskania wartościach współczynnika wypełnienia? Mateusz Majchrzycki c 2010r. 5