Jan Hájek
ZVUKY S ÈASOVAÈEM 555
Praha 2000, AA Praha a BEN technická literatura
Jan Hájek
ZVUKY S ÈASOVAÈEM 555 Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnoována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenáena v jiné formì èi jinými prostøedky. Autor a nakladatelství nepøejímají záruku za správnost titìných materiálù. Pøedkládaná zapojení jsou zveøejnìna bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob. Nároky na odkodnìní na základì zmìn, chyb nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny. Vekerá práva vyhrazena. © Ing. Jan Hájek, Praha 2000 Nakladatelství AA Praha a BEN technická literatura Jan Hájek: Zvuky s èasovaèem 555 AA Praha a BEN technická literatura, Praha 2000 1. vydání ISBN 80-85230-25-9 (AA Praha) ISBN 80-7300-007-5 (BEN technická literatura)
Obsah Pøedmluva ................................................................................. 7 1
Úvod ........................................................................................... 8
1.1 1.2 1.3
Zdroj energie ................................................................................................... 9 Generátor zvuku .............................................................................................. 9 Elektroakustický mìniè .................................................................................... 9
2
Základní zapojení èasovaèe 555 ............................................ 11
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
Blokové zapojení ........................................................................................... 11 Vnitøní blokové zapojení ................................................................................ 12 Monostabilní multivibrátor ............................................................................. 14 Astabilní multivibrátor .................................................................................... 15 Spínaný astabilní multivibrátor ...................................................................... 17 Spoutìný astabilní multivibrátor .................................................................. 17 Øízený astabilní multivibrátor ........................................................................ 19 Varianta astabilního multivibrátoru ................................................................ 20
3
Výstupní obvody zvuku ......................................................... 22
3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4
Výstup èasovaèe ........................................................................................... 22 Zátì na výstupu ........................................................................................... 22 Výstupní prùbìh ............................................................................................ 24 Výstupní zapojení .......................................................................................... 25 Jednoduchá výstupní zapojení ...................................................................... 27 Výstupní zapojení se zesílením ..................................................................... 30 Výstupní zapojení s filtrem ............................................................................ 35 Pomocná výstupní zapojení .......................................................................... 35
4
Generátory zvuku ................................................................... 38
4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.3 4.3.1 4.3.2
Rozdìlení generátorù .................................................................................... 38 Jednotónové generátory ................................................................................ 39 Jednoduchý generátor s piezomìnièem ....................................................... 40 Tónový generátor SMD ................................................................................. 40 Tónový generátor 3500 Hz ............................................................................ 41 Tónový generátor 1 kHz ................................................................................ 42 Tónový generátor 590 Hz .............................................................................. 43 Generátor se zesilovaèem ............................................................................. 43 Generátor ultrazvuku ..................................................................................... 44 Mìniè napìtí .................................................................................................. 45 Vícetónové generátory .................................................................................. 46 Generátor s ruèním nastavením .................................................................... 46 Generátor s napìovým nastavením ............................................................. 47
4.3.3 4.3.4 4.4 4.4.1 4.4.2 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6 4.5.7 4.5.8 4.6 4.6.1 4.6.2
Generátor øízený napìtím ............................................................................. 47 Tøítónový generátor ....................................................................................... 48 Generátory s pomocnými obvody .................................................................. 49 Zpodìný generátor s malým proudem ........................................................ 49 Generátor efektù ............................................................................................ 51 Metronomy ..................................................................................................... 52 Jednoduchý metronom .................................................................................. 52 Bateriový metronom ...................................................................................... 52 Metronom s kalibrací ..................................................................................... 53 Metronom se zesílením ................................................................................. 54 Metronom s nastavitelnou hlasitostí .............................................................. 54 Elektronický metronom .................................................................................. 55 Metronom pro joging ...................................................................................... 55 Imitace tlukotu srdce ...................................................................................... 57 Zvlátní generátory ........................................................................................ 58 Generátor sinusového napìtí ........................................................................ 58 Generátor nf kmitoètù .................................................................................... 59
5
Generátory pøeruovaného zvuku ........................................ 60
5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8
Spínané generátory ....................................................................................... 60 Svìtlem spínaný generátor ........................................................................... 61 Laserem spínaný generátor .......................................................................... 62 Jednoduchý indikátor detì ........................................................................... 63 Monitor vlhkosti s tranzistorem ...................................................................... 63 Jednoduché poplachové zaøízení .................................................................. 64 Roziøitelné poplachové zaøízení .................................................................. 64 Generátory morse .......................................................................................... 64 Generátor s klíèováním výstupu .................................................................... 65 Generátor DARC ........................................................................................... 66 Generátor telegrafních znaèek ...................................................................... 67 Generátor se zesilovaèem ............................................................................. 67 Generátor 800 Hz pro CW ............................................................................. 68 Monitor CW .................................................................................................... 69 Monitor telegrafního vysílání ......................................................................... 70 Monitor telegrafního vysílání s filtrem ............................................................ 70 Generátor s monitorováním ........................................................................... 71 Spoutìné generátory ................................................................................... 72 Spoutìný generátor ..................................................................................... 72 Tónový generátor k budíku ............................................................................ 73 Akustické oko ................................................................................................ 74 Akustický signalizátor svìtla .......................................................................... 74 Senzorem øízený generátor ........................................................................... 75 Teplotní poplach ............................................................................................ 77 Poèítaèem spoutìný generátor .................................................................... 77 Startovací zvuky ............................................................................................ 78
5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.4.7 5.4.8
Øízené generátory ......................................................................................... 80 Akustický hlásiè teploty ................................................................................. 80 Pivofon 99 ..................................................................................................... 81 Hlídaè hladiny ................................................................................................ 81 Napìtím spínaný generátor ........................................................................... 82 Akustický èasovaè 500 s ............................................................................... 83 Hra ikovnosti ................................................................................................ 84 Akustický èasovaè ......................................................................................... 84 Napìtím øízený generátor .............................................................................. 85
6
Modulované generátory ......................................................... 86
6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.1.8 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3
Hudební nástroje ........................................................................................... 86 Multivibrátor s pøepínáním kmitoètu .............................................................. 86 Elektronické varhany ..................................................................................... 87 Minivarhany ................................................................................................... 87 Elektronické varhany Stylophone .................................................................. 90 Jednoduché poèítaèové zvuky ...................................................................... 92 Minimální poèítaèové zvuky .......................................................................... 92 Poèítaèový super sound .............................................................................. 93 Efektový syntetický bubínek .......................................................................... 95 Modulované zdroje zvuku .............................................................................. 95 Ètyøtónová výkonová siréna .......................................................................... 95 Poplach s kolísavým zvukem ........................................................................ 98 Ultrazvukem proti kunám ............................................................................... 98
7
Zkoueèky a mìøièe ............................................................. 101
7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4
Zkoueèky ................................................................................................... 101 Zkoueèka obvodù ...................................................................................... 101 Zkoueè neporuenosti spojù ...................................................................... 102 Jednoduchý zkratomìr ................................................................................ 102 Zkratomìr mìøí odpory ................................................................................ 103 Akustický zkratomìr .................................................................................... 104 Logická sonda TTL ...................................................................................... 105 Zdroje signálu .............................................................................................. 106 Zdroj nf signálu ............................................................................................ 106 Generátor zkuebního signálu .................................................................... 106 Generátor tónových impulzù ....................................................................... 107 Mìøièe .......................................................................................................... 108 Monitor napìtí baterie .................................................................................. 108 Akustický ampérmetr ................................................................................... 109 Mìøiè odporù ................................................................................................ 109 Sací mìøiè kmitoètu ..................................................................................... 109
8
Rùzná zapojení ......................................................................112
8.1
Zvuky pro automobilisty ............................................................................... 112
8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.4 8.2.3 8.2.5 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3
Indikátor bezpeènostních pásù .................................................................... 112 Poplané zaøízení ........................................................................................ 113 Indikátor hloubky tmelu ............................................................................... 113 Indikátor vypnutí spotøebièù ........................................................................ 114 Pomocné obvody ......................................................................................... 115 Spínaè generátoru zvuku ............................................................................ 116 Spínaè melodie ............................................................................................ 116 Hra ikovnosti .............................................................................................. 117 Zvuk k otøesové sondì ................................................................................ 118 Elektronické tremolo .................................................................................... 120 Rùzná pouití ............................................................................................... 120 Dotykový senzor se zvukem ........................................................................ 120 Hra Pltník .................................................................................................. 121 Telefonní zvonek .......................................................................................... 121
9
Pøíloha .................................................................................... 123
9.1 9.1.1 9.1.2 9.2 9.2.1 9.2.2
Technická data ............................................................................................. 123 Mechanická data ......................................................................................... 123 Elektrická data ............................................................................................. 123 Nomogramy ................................................................................................. 124 Nomogram monostabilního multivibrátoru .................................................. 124 Nomogram astabilního multivibrátoru .......................................................... 124
Literatura ............................................................................... 127 Rejstøík................................................................................... 131
Pøedmluva O èasovaèi 555 a jeho vyuití snad ve vech oborech lidského ití bylo ji napsáno nepøehledné mnoství èasopiseckých pøíspìvkù a øada knih. Pøedloená pøíruèka je ji pátým èlenem èeské kninice vìnované výluènì èasovaèi 555. V pøedchozích publikacích byl zveøejnìn výbìr rùzných zapojení s jedním, se dvìma a více èasovaèi (L11, L14, L16), naposledy vydaná kniha se vìnuje spínaným zdrojùm (L17). Tato pøíruèka popisuje zapojení s èasovaèem 555 generující zvuky. Z mnoství nashromádìných zapojení z dostupných pramenù byla vzhledem k rozsahu publikace vybrána jen taková, která obsahují vdy jen jeden èasovaè. Správný název této pøíruèky by tedy mìl být: Zvuky s jedním èasovaèem 555. Zvuková zapojení se dvìma a více èasovaèi 555 budou shrnuta do samostatného svazku. Vechna pøedkládaná zapojení jsou krátce, avak dostateènì vysvìtlena a popøípadì doplnìna prùbìhy napìtí. Nìkdy jsou obsaeny i praktické zkuenosti, pøevzaté z pùvodních pramenù a z vlastní praxe. Funkcí nebo zapojením podobná schémata jsou soustøedìna do samostatných kapitol. Pøedloená kniha má podobnou strukturu jako pøedchozí pøíruèky a je opìt rozdìlena do tøí hlavních dílù. Prvá èást (kapitoly 1 a 3) se veobecnì zmiòuje o generátorech zvuku a elektroakustických mìnièích, popisuje funkci èasovaèe 555, jeho základní zapojení a výstupní obvody vyskytující se v pøíkladech pouití v druhé èásti (kapitoly 4 a 8). Tøetí èást obsahuje technická data èasovaèe, seznam literatury a rejstøík. V pøedchozích pøíruèkách se zapojeními s jedním, dvìma a více èasovaèi 555 byla tøetí kapitola vdy vìnována nìkterému obecnìjímu aspektu: systematickému rozdìlení výstupních zapojení èasovaèe 555 nebo klasifikaci vzájemých vazeb mezi dvìma a více èasovaèi. Zde jsou v tøetí kapitole popsány výstupní obvody podobnì jako v L11, tentokrát vak jen výstupní obvody zvukové. Souhrn výstupních zapojení zvuku se systematickým rozdìlením je novinkou a nebyl v uvedeném rozsahu publikován v ádné literatuøe. Dùleitou èástí knihy jsou odkazy na literaturu, obdobnì uspoøádané jako v pøedchozích pøíruèkách. Nejprve jsou uvedeny známé knihy nebo obsáhlejí èlánky zabývající se výhradnì èasovaèem 555. Tyto literární prameny zpravidla obsahují vysvìtlení funkce a èinnosti základních zapojení a jistý poèet pøíkladù schémat. Zde jsou sestaveny za sebou a prùbìnì oèíslovány (L1, L2, L3 atd.). U praktických pøíkladù pouití èasovaèù 555 (od kap. 4) jsou odkazy na pùvodní prameny pøiøazeny jednotlivým obrázkùm. To umoòuje ètenáøi nahlédnout do odpovídající literatury, kde nalezne napø. podrobnìjí popisy, stavební návody s návrhy ploných spojù, rozpisky souèástek a dalí informace potøebné pro stavbu a oivování popisovaného zapojení. Pøeji vem ètenáøùm, aby se nauèili o èasovaèi co nejvíce, aby mìli z výkladu a jeho pochopení vlastní uspokojení, aby v pøíruèce pøedloená zapojení byla pobídkou k vlastním pokusùm a aby mìli z experimentù èi realizovaných zapojení mnoho zábavy i uitku. Autor
