基于NE555方波脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

楊俊

摘 要 方波脈沖發(fā)生器是是研究脈沖發(fā)生過(guò)程的重要工具，在電視、通訊、遙控監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和雷達(dá)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。方波脈沖發(fā)生器的研究設(shè)計(jì)與使用為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供動(dòng)力，同時(shí)也為我國(guó)國(guó)防科研研究事業(yè)提供指導(dǎo)。NE555 方波脈沖發(fā)生器屬于計(jì)時(shí)IC型號(hào)，本篇文章在此基礎(chǔ)上，主要對(duì)NE555 方波脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用作出分析。

【關(guān)鍵詞】NE555 方波脈沖發(fā)生器 設(shè)計(jì) 應(yīng)用分析

NE555方波脈沖發(fā)生器利用集成電路實(shí)現(xiàn)脈沖電源的頻率可調(diào)，主要是為了使通用的電壓幅度變化。這種類型的脈沖發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)電路在集合設(shè)計(jì)中的基值和峰值均可調(diào)可控，在生產(chǎn)、研究領(lǐng)域具有重要的使用價(jià)值。

1 NE555方波脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

NE555方波脈沖發(fā)生器在設(shè)計(jì)中由多諧振蕩器構(gòu)成，在起始端的電壓波形一般成鋸齒狀。NE555方波脈沖發(fā)生器的基集成電路一般為8腳時(shí)，基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電容和電阻能夠在發(fā)生器使用過(guò)程中根據(jù)電路需要產(chǎn)生頻率不同的脈沖信號(hào)。NE555方波脈沖發(fā)生器在各生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，因而開(kāi)發(fā)出的電路應(yīng)用類型也較多。簡(jiǎn)單的NE555方波脈沖發(fā)生器主要組成結(jié)構(gòu)是電容器和電阻器，一些電氣元件同時(shí)還具有延時(shí)振蕩的功能。NE555方波脈沖發(fā)生器在設(shè)計(jì)中會(huì)利用LM358運(yùn)算放大器運(yùn)放位于引腳間的電壓差，這是由于放大器內(nèi)部含有兩個(gè)雙運(yùn)算放大器，雙運(yùn)算放大器增益高，并且運(yùn)算形式成相對(duì)獨(dú)立狀態(tài)，這種類型在單電源中使用較多，也可應(yīng)用于雙電源設(shè)計(jì)中。NE555方波脈沖發(fā)生器延時(shí)范圍比較廣，需要能夠根據(jù)電氣元件組合變化進(jìn)行調(diào)整，小到幾微秒，大到幾個(gè)小時(shí)。發(fā)生器電源幅值在設(shè)計(jì)中一般是與CMOS、TTL等邏輯電路組合，對(duì)于供電輸出端電流電流的推動(dòng)設(shè)計(jì)，利用NE555方波脈沖發(fā)生器也能直接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和推動(dòng)。NE555方波脈沖發(fā)生器電路設(shè)計(jì)中的電路輸入和電平輸入可以與邏輯電路的高低電平混合，并且使用穩(wěn)定、計(jì)時(shí)精準(zhǔn)，對(duì)于RS觸發(fā)器、多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有重要的參考使用價(jià)值。

方波發(fā)生器在數(shù)控裝置中的設(shè)計(jì)類型較多，分立元件、石英振蕩器、TTL集成電路構(gòu)成振蕩器的主體，并且能夠?qū)崿F(xiàn)頻率可調(diào)。其中電容和電阻是調(diào)節(jié)頻率的主要方法。針對(duì)NE555方波脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)研究主要有以下幾個(gè)方面需要做好設(shè)計(jì)控制。開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的主要作用是轉(zhuǎn)換“工作”和“校驗(yàn)”兩種不同的工作狀態(tài)。方波發(fā)生器在“工作”裝態(tài)和“校驗(yàn)”狀態(tài)輸出的方波信號(hào)頻率均不同。其精準(zhǔn)度主要需要依靠電位器的電阻值來(lái)進(jìn)行控制，要求工作頻率按照工作需求保證頻率范圍可控，例如微機(jī)數(shù)控裝置需要將工作頻率保持在0～1500Hz。延時(shí)電路，利用數(shù)控機(jī)床完成生產(chǎn)中需要用到微型機(jī)，加工速度變化調(diào)整的過(guò)程中，要使振蕩器信號(hào)輸出的頻率精準(zhǔn)，開(kāi)機(jī)前要完成信號(hào)頻率檢驗(yàn)。定時(shí)器，NE555方波脈沖發(fā)生器的定時(shí)器芯片是振蕩器元件構(gòu)成的核心部分，可代替使用LM555定時(shí)器，兩者均為延時(shí)精準(zhǔn)、工作狀態(tài)穩(wěn)定的器件，振蕩頻率由外接電容值和電阻值調(diào)節(jié)。

2 方波脈沖發(fā)生器焊接應(yīng)用

NE555 方波脈沖發(fā)生器利用集成電路設(shè)計(jì)可以對(duì)給定的信號(hào)進(jìn)行方式轉(zhuǎn)換，直接替代焊機(jī)信號(hào)控制工作，在完成焊機(jī)改造后進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，提高工作效率。鋁合金脈沖MIG焊一般采用直流弧和脈沖弧兩種焊接電源。鋁合金脈沖MIG焊對(duì)占空比調(diào)節(jié)有一定要求，設(shè)計(jì)范圍保證在15%～100%。調(diào)節(jié)輸入電壓過(guò)程中由于鋸齒波電壓在5～10V之間，3腳電壓輸入也在這個(gè)范圍內(nèi)，這就要求調(diào)節(jié)范圍要留足空間。晶閘管式脈沖弧焊給定電壓值需要調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方向?yàn)榉讲}沖的基值電壓和峰值電壓。高電平電壓輸入時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)，基值電壓輸出由電位器控制，低平電壓輸入時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，閉合開(kāi)關(guān)，脈沖電流輸出后可作脈沖弧焊電源用，閉合開(kāi)關(guān)情況下輸出的電源則可以作直流弧焊電源用，一機(jī)多用的工作原理由此而來(lái)。NE555方波脈沖發(fā)生器在脈沖焊接中使用需要做好控制電路與脈沖電壓結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的焊接電流控制，當(dāng)給定的電壓幅值較高，會(huì)有相應(yīng)幅值脈沖電流由主電路輸出；電壓幅值較低時(shí)，也會(huì)有對(duì)應(yīng)基值電流輸出。電流工作中脈沖頻率和電流輸出脈寬比的調(diào)節(jié)可以通過(guò)電壓占空比和頻率的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電弧電壓和焊接電流的采集分析可利用漢諾威焊接分析儀完成，關(guān)于電壓值采集比較平緩的問(wèn)題是因?yàn)楹附与娀⌒问蕉喑尸F(xiàn)非線性負(fù)載，焊機(jī)電感輸出較大時(shí)，輸出的電流脈沖波形會(huì)受到影響，導(dǎo)致波形失真，但是觀察焊縫和熔滴過(guò)渡能夠使脈沖焊接電路滿足實(shí)驗(yàn)要求。

NE555方波脈沖發(fā)生器作為輸出頻率可調(diào)的方波發(fā)生器，能夠保持定時(shí)器的核心精度，對(duì)一般數(shù)控裝置操作來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)易可控，實(shí)效性高。其耗電量低，價(jià)格低廉，使用價(jià)值高，精確度保證在0.5%左右，體積偏小，攜帶或裝置方便，基本溫度影響系數(shù)小，電壓影響系數(shù)僅為0.05%每伏。NE555方波脈沖發(fā)生器電路集成連接中，終端信號(hào)輸出穩(wěn)定，波形呈對(duì)稱分布。在機(jī)器加工過(guò)程中，采用的多圈電位器精度高，頻率調(diào)整可以設(shè)置細(xì)調(diào)旋鈕和粗調(diào)旋鈕，針對(duì)運(yùn)行速度不同的數(shù)控機(jī)床，需要提前設(shè)置頻率變動(dòng)范圍。利用NE555方波脈沖發(fā)生器電路集成特點(diǎn)，與LM358運(yùn)算放大器結(jié)合，對(duì)占空比、脈沖峰值脈沖基值和脈沖頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效實(shí)現(xiàn)方波脈沖發(fā)生器相關(guān)數(shù)值的獨(dú)立調(diào)節(jié)。 NE555方波脈沖發(fā)生器電路設(shè)計(jì)符合鋁合金脈沖MIG使用要求，可正常應(yīng)用于NB-500焊機(jī)焊接。

3 結(jié)語(yǔ)

NE555方波脈沖發(fā)生器作為一種設(shè)計(jì)新穎、效用突出的方波器類型，在實(shí)際應(yīng)用中，頻率可調(diào)、性能穩(wěn)定，且計(jì)時(shí)精確度高，可以作為生產(chǎn)等儀器主要脈沖源，如微機(jī)數(shù)控和其他數(shù)控裝置等。NE555方波脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)控安裝和國(guó)防科研究應(yīng)用較廣，市場(chǎng)推廣價(jià)值高。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

四川核工業(yè)技師學(xué)院 四川省成都市 611130