O que é um bom gerador de ondas quadradas?

O que é um bom circuito para gerar uma onda quadrada? A forma de onda exata não é muito importante - eu só quero acionar uma campainha piezo a 150 kHz. Eu também quero eficiência e amplitude ajustável.

(Motivação: quero vaporizar um pouco de óleo para queimá-lo. Escolho 150 kHz após o Glade Wisp como hackeado no Make.)

O mais simples que encontrei foi este composto por um capacitor, três resistores e um amplificador operacional como comparador. Esse design é um bom caminho a percorrer?

Supondo que, de acordo com a mesma página, tenha um período de

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

Escolher R1 = R2 dá L = 1/2, dando (1 + L) / (1-L) = aproximadamente e, dando a mais simples

T = 2RC

Estou na floresta aqui, mas suponho que R1 = R2 = R seja uma boa escolha.

A TI quer é 1 / 150kHz; assim RC = 3,33e-6

Outra opção abitrar se apresenta. Digamos, um resistor de 100 ohm e um capacitor de 0,033 uF? Essa escolha é importante? A escolha do amplificador operacional é importante?

Desculpem a longa pergunta, mas se alguém que sabe o que está fazendo pode andar comigo aqui, eu certamente apreciaria.

Se você pesquisar no gerador de ondas quadradas 555, obterá milhares de acessos por circuitos baseados em um chip 555 que produz uma onda quadrada. Há uma calculadora de ondas quadradas aqui , que deve permitir que você experimente os cálculos.

Além disso, como um bônus adicional, 555 fichas são muito baratas.

Ou veja 556 chips, que são basicamente dois 555s no mesmo chip.

Para um simples oscilador, as pessoas geralmente pensam imediatamente em um IC de 555 temporizadores. Este circuito é ainda mais simples:

O 74HC1G14 é a versão de porta única do 74HC14 mais comum no pacote SOT-23.

Observe: o circuito ao qual você vinculou usa um comparador , não um amplificador operacional. Você pode usar amplificadores operacionais em circuitos comparadores, mas eles não estão preparados para o trabalho por vários motivos: os amplificadores operacionais são otimizados para aplicações de amplificação em que as entradas são direcionadas para a mesma voltagem através de feedback e podem levar muito tempo para se recuperar. da saturação quando suas entradas se afastam através de feedback positivo, como neste circuito. Um comparador será mais rápido e fará a coisa certa.

Quanto aos circuitos: eu usaria um comparador LM393 ou um 555 (difícil de bater: muitos fabricantes e você pode obtê-lo da Radio Shack ou em grandes quantidades da Digikey a 11c) ou um 74xx123 ( este da TI é 16c em grande quantidade). O comparador precisará de mais algumas peças do que as outras duas.

Se você deseja construir um vibrador A-estável, o circuito escolhido é bom. Você deseja impedir que o valor R carregue o amplificador operacional. Isso significa selecionar R para não carregar um amplificador operacional. Eu sugeriria que permanecer na região de resistência 10k-100k o mantém seguro se você usar um amplificador operacional de banda base como um TL072 (FET) ou um LM358 (BJT).

Com o seu circuito, você precisará de resistores de compensação para que a coisa seja 'carregada' corretamente. Um potenciômetro alinhado com R (seu resistor de feedback) provavelmente será necessário para o ajuste.

Acho que você descobrirá que é muito complicado fazer um circuito oscilador dessa maneira. Eu o faria apenas se você tiver algum motivo muito convincente para não usar um micro controlador. Um circuito básico de carimbo, hélice ou mcu baseado em Atmel seria capaz de criar essa mesma onda quadrada com muito mais precisão. Um temporizador 555 também funcionaria, mas eu apenas seguiria a rota do MCU, um ATtiny de 8 pinos custa 3 dólares, então por que não usá-lo?

Mas é divertido brincar com multivibradores, se você está apenas tocando, lembre-se de armazenar em buffer a saída para não carregar a coisa! Boa sorte.

Você não pode simplesmente usar um circuito oscilador de cristal padrão , como o oscilador Pierce , e acionar o piezo em sua frequência ressonante natural?

Aqui está um circuito para um limpador ultrassônico , que parece ser o mesmo princípio do seu vaporizador. Você também pode procurar patentes em coisas como umidificadores ultrassônicos, atomizadores, nebulizadores etc.

Não importa o que você use, você deve ter um indutor ressonante em série com o piezo para obter centenas de volts para acioná-lo. http://www.techmind.org/sl/#electric

Certamente, um microcontrolador é um exagero quando o micro possui exatamente esse tipo de oscilador dentro dele para funcionar o relógio. Você usaria um oscilador de cristal para acionar um computador para acionar um oscilador de cristal.

Conforme recomendado por @Scott Murphy e @Lou, vou implementar isso com um Arduino (com o qual estou familiarizado) rodando em um amplificador. Dependendo do consumo de energia, pode fazer sentido mudar para outro circuito mais tarde, mas atravessarei a ponte quando chegar a ela - se o óleo queima e o uso de energia é maior do que poderia ser. Nesse caso, tentarei um circuito 555 ou modificarei o multivibrador astável que mencionei, conforme recomendado.

Para amplificação, por enquanto, usarei um amplificador de fone de ouvido e montarei um circuito de amplificador operacional, se necessário.

Será atualizado aqui quando a implementação se reunir (ou desmoronar).

Eu concordo com Scott acima: Um micro é o caminho a percorrer aqui, a menos que você esteja apenas brincando com a intenção específica de aprender osciladores. Tornar a amplitude ajustável pode ser um pouco complicado. Pode nos dizer mais sobre isso? Ele precisa ser ajustado uma vez (ou com pouca frequência) para fins de calibração, ou você precisa alterá-lo com frequência? Ele precisa ser ajustável pelo usuário ou será ajustado com base nos parâmetros do circuito? Qual é o alcance da amplitude necessária e a resolução (ou melhor, quantas etapas) você precisa nesse intervalo?

O método mais simples é construir apenas um amplificador de ganho ajustável usando um potenciômetro para o ajuste, se você precisar apenas da amplitude ajustável para fins de calibração ou para ajuste manual pouco frequente.

Outra maneira de ajustá-lo é usar a saída PWM do micro e alimentá-lo com um filtro, mas você teria que criar um filtro que passasse 150kHz e suavizasse qualquer coisa na sua frequência PWM (que dependerá da sua frequência micro) ) Isso será difícil e limitará estritamente sua resolução.

Se você precisar de uma onda quadrada acima da micro voltagem, definitivamente precisará de um circuito de amplificador e provavelmente também poderá controlar o ganho do amplificador com o micro.

Venha para pensar sobre isso, você tem certeza de que precisa controlar a amplitude? Provavelmente, você também pode controlar o que estiver tentando controlar através de outros truques. Se você puder compartilhar mais informações, provavelmente poderemos fornecer outras idéias de controle.

Se você quiser apenas um ajuste simples de ganho, eu usaria o timer 555. Em seguida, use um potenciômetro em paralelo com um resistor na saída, para criar um pote de toras (não compre potes de toras, são uma estimativa do lixo de uma curva de toras, a menos que você gaste muito dinheiro), o potenciômetro configurado está aqui -> https://sound-au.com/project01.htm

Se você deseja um controle preciso, eu concordo com as outras respostas, uma placa do tipo Arduino ou um MCU seria muito melhor.

Não se esqueça, o volume não é linear!

Eu criei um oscilador de bolso de código aberto, chamado Posc, que possui duas ondas quadradas produzidas por um par de 555 temporizadores, veja, ele pode ajudar -> http://www.sonodrome.co.uk/tutorials. html Há alguns PDFs nesta página que mostram o layout do circuito e do componente.