Frequenza regolabile con NE555
Descrizione:
Questo progetto è un generatore di frequenza regolabile basato sul famoso circuito integrato NE555. Il circuito funziona in modalità astabile, generando continuamente un segnale ad onda quadra la cui frequenza può essere facilmente regolata tramite un potenziometro. Grazie al suo design semplice e al basso numero di componenti, è un ottimo progetto per imparare le basi degli oscillatori e dei circuiti di temporizzazione. Il segnale generato può essere utilizzato per testare circuiti elettronici, creare impulsi di clock, pilotare LED, produrre toni audio o supportare vari esperimenti di laboratorio.
Componenti necessari:
- 1x NE555
- 1x Potenziometro da 1M
- 1x Resistore da 1k
- 2x Condensatore ceramico da 10nF
Schema:
Come funziona:
Il circuito utilizza il timer NE555 in modalità astabile, il che significa che l’IC non rimane mai fisso in uno stato, ma commuta continuamente tra un’uscita alta e una bassa. Di conseguenza, viene generato un segnale ad onda quadra sul pin 3, indicato come PWM nello schema.
Il funzionamento si basa sulla carica e scarica del condensatore collegato ai pin 2 e 6 del NE555. Questi due pin monitorano la tensione sul condensatore e permettono all’IC di determinare quando cambiare stato.
Durante il funzionamento, il condensatore si carica e si scarica continuamente tra due livelli di soglia interni del NE555: circa 1/3 di VCC e 2/3 di VCC. Quando la tensione del condensatore è bassa, il 555 porta l’uscita alta. Quando la tensione raggiunge la soglia superiore, il 555 porta l’uscita bassa e attiva il transistor di scarica interno collegato al pin 7.
Durante la fase di carica, il condensatore si carica da circa 1/3 VCC fino a circa 2/3 VCC. La corrente fluisce da VCC, attraverso la resistenza fissa da 1 kΩ, poi attraverso il potenziometro e infine nel condensatore. In questa fase, il pin 7 non scarica il condensatore perché il transistor di scarica interno del NE555 è spento. Pertanto, l’uscita sul pin 3 rimane alta.
Quando la tensione del condensatore raggiunge circa 2/3 VCC, il comparatore interno del 555 cambia stato. A questo punto, l’uscita diventa bassa e il transistor interno collegato al pin 7 si attiva. Il pin 7 viene quindi portato vicino a massa, permettendo al condensatore di scaricarsi attraverso il potenziometro e il transistor interno del 555.
Durante la fase di scarica, la tensione sul condensatore scende fino a circa 1/3 VCC. Quando viene raggiunto questo livello, il 555 cambia nuovamente stato: l’uscita torna alta, il transistor di scarica si spegne e il condensatore ricomincia a caricarsi. Questo ciclo si ripete continuamente, generando un segnale periodico in uscita.
Il potenziometro regola la frequenza modificando la resistenza attraverso cui il condensatore si carica e si scarica. Aumentando la resistenza, il condensatore impiega più tempo a raggiungere le soglie interne del 555, riducendo la frequenza. Diminuendo la resistenza, il condensatore si carica e si scarica più velocemente, aumentando la frequenza.
Il range di tensione di funzionamento del NE555 va da 5 a 15 volt e la sua corrente massima in uscita raggiunge fino a 200 mA, quindi per carichi elevati è consigliato utilizzare un MOSFET per pilotarli.
Formula della frequenza:
\( f = \frac{1.44}{(R_1 + 2R_2) \cdot C} \)
In questo tutorial \(R_1\) è la resistenza da 1kΩ e \(R_2\) è il potenziometro da 1MΩImmagine dell'onda quadra:
