Piippauskytkentä 555 timerilla

Julkaistu: perjantai 10.2.2017

Tämä elektroniikan rakennelma tuottaa käyttäjälleen piippausäänen, jota voidaan ohjata esimerkiksi mikrokontrollerin I/O linjalla, kytkimellä tai vaikkapa toisella ajastinpiirillä. Kun mitään ääntä ei kuulu, niin virtaakaan ei kulje yhtään, joten kytkentä on siinä mielessä paristoystävällinen. Idea tähän kytkentään tuli eräästä toisesta rakenteilla olevasta vempeleestä mihin äänimerkki tulee, mutta ei siitä tähän sen enempää.

Kytkentä perustuu 555-ajastin eli timer -mikropiiriin, jolla voidaan tuottaa erilaisia ajastettuja ohjauksia tai oskillointitaajuuksia. 555-piirin avulla on aikojen saatossa tuotettu jos minkälaisia erilaisia kytkentöjä lämpötilamittaussovelluksista dc-dc muuntimiin, ja jokaisen elektroniikkaharrastajan polulle tämä piiri varmaan jossain vaiheessa eksyy. Mutta ei tästä sen enempää, vaan siirrytään itse kytkentään ja rakennelmaan.

Alla olevassa kuvassa on esitettynä käyttämäni kytkentä, minkä "sydämenä" 555-piiri toimii. Rakensin kytkennän ensin koekytkentäalustalle, minkä jälkeen piirsin kytkennän piirikaaviosuunnitteluohjelmalla. Olin aluksi sillä tuulella, että teen tästä piirilevyn, mutta laiskuuttani en siihen hommaan jaksanutkaan - kytkentäkään ei kovin kummoinen ollut. Joten väkertelin ja kasasin tämän sitten koekytkentälevylle tai verolevylle tai miksikä sitä nyt ikinä haluaa kutsuakaan.

Kytkentä toimii siten, että 555-timer antaa lähtöpinnistä nro 3 ulos kanttiaaltoa, joka on n. 2,5 volttia huippuarvoltaan pienempi kuin 555-timerille syötettävä käyttöjännite - tässä tapauksessa siis 7,5 volttia. Kanttiaallon taajuus määritetään kondensaattorilla C1 ja vastuksella R5. Potentiometrillä R5 voidaan säätää kytkennän taajuutta. Vastus R6 lataa yhdessä R5:n kanssa kondensaattoria C1. Kondensaattorin purku puolestaan tapahtuu vain vastuksen R5 kautta, joten kytkennässä taajuus syntyy kondensaattorin C1 varaus- ja purkujaksoista. Taajuus noudattaa näin alla esitettyä kaavaa (kopioitu datalehdestä):

Kytkennässä transistori Q2 on P-kanavainen MOSFET-transistori, joka kykenee ohjaamaan hyvinkin huomattavasti suurempia kuormia kuin mitä tässä on käytetty. Tässä sitä käytetään ohjaamaan kaiuttimen läpi kulkevaa virtaa. Koska kaiutin on sähköisesti yhtäkuin kela, niin ohjaustransistoria täytyy suojata diodilla ja tässä suojauksen hoitaa diodi D1. Vastus R2 pitää MOSFET:in suljettuna silloin, kun 555-timer piiri ei ohjaa transistoria auki. Tässä pitää myös huomata, että koska kyseessä on P-kanavainen MOSFET, niin ohjaus on "0"-aktiivinen.

Transistori Q1 on puolestaan NPN-tyyppinen Darlington transistori, minkä läpi koko kytkennän virta kulkee. Transistoria voidaan ohjata päälle ja pois millä laitteella tahansa, joka antaa yli 1,2 volttia tämän transistorin kannalle. Tässä olisi toki ollut fiksumpaa käyttää toista BUZ272 fettiä kytkennän virtojen ohjaamiseen, mutta tämä meni nyt näin. Kytkennässä ei siis käytännössä katsoen kulje laisinkaan virtaa ilman ohjausjännitettä transistorille Q1, jonka ohjausta onkin merkitty nettinimellä ON/OFF.

Piirilevy

Kuten edellä mainittu, niin aina ei jaksa tehdä piirilevyä. Tässä onkin koko kytkentä ujutettu 20x30 mm:n kokoiselle koekytkentälevyn palalle, mistä on muutama kuva alla:

 

Siinäpä se oli, koko laitos kaikessa kauheudessaan. Ääntä tuskin tarvinnee nauhoittaa, sillä tämä vain ulisee yhtä soittoa kun transistori Q1 ohjataan päälle. Virtalähteenä tälle on käytetty 9 voltin paristoa.