¿Qué es un buen generador de onda cuadrada?

¿Qué es un buen circuito para usar para generar una onda cuadrada? La forma de onda exacta no es demasiado importante: solo quiero obtener un zumbador piezoeléctrico a 150 kHz. También quiero eficiencia y amplitud ajustable.

(Motivación: quiero vaporizar un poco de aceite para quemarlo. Elijo 150 kHz después del Glade Wisp como hackeado en Make).

El más simple que encontré fue este compuesto por un condensador, 3 resistencias y un amplificador operacional y un comparador. ¿Es este diseño un buen camino a seguir?

Suponiendo que, de acuerdo con la misma página, tiene un período de

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

Elegir R1 = R2 da L = 1/2, dando (1 + L) / (1-L) = aproximadamente e, dando el más simple

T = 2RC

Estoy en el bosque aquí, pero supongo que R1 = R2 = R es una buena opción.

El TI quiere es 1 / 150kHz; entonces RC = 3.33e-6

Se presenta otra opción arbitraria. Digamos, ¿una resistencia de 100 ohmios y un condensador de 0.033 uF? ¿Es importante esta elección? ¿Es importante la elección del amplificador operacional?

Perdón por la larga pregunta, pero si alguien que sabe lo que está haciendo podría caminar conmigo aquí, seguramente lo agradecería.

Si buscas en Google el generador de onda cuadrada 555, obtendrás miles de visitas para circuitos basados ​​en un chip 555 que produce una onda cuadrada. Hay una calculadora de onda cuadrada aquí , que debería permitir a experimentar con los cálculos.

Además, como un bono adicional, 555 chips son muy baratos.

O mira 556 chips que son básicamente dos 555 en el mismo chip.

Para un oscilador simple, las personas a menudo piensan inmediatamente en un IC de 555 temporizadores. Este ciruit es aún más simple:

El 74HC1G14 es la versión de compuerta única del 74HC14 más común en el paquete SOT-23.

Tenga en cuenta: el circuito al que se vinculó utiliza un comparador , no un amplificador operacional. Puede usar amplificadores operacionales en los circuitos de comparación, pero no son aptos para el trabajo por varias razones: los amplificadores operacionales están optimizados para aplicaciones de amplificación donde las entradas son conducidas al mismo voltaje a través de la retroalimentación, y puede tardar mucho tiempo en recuperarse desde la saturación cuando sus entradas se alejan a través de retroalimentación positiva como en este circuito. Un comparador será más rápido y hará lo correcto.

En cuanto a los circuitos: usaría un comparador LM393 o un 555 (difícil de superar: muchos fabricantes y puede obtenerlo de Radio Shack o en grandes cantidades de Digikey a 11c) o un 74xx123 ( este de TI es 16c en gran cantidad) El comparador necesitará algunas partes más que las otras dos.

Si desea construir un vibrador estable A, entonces el circuito que eligió está bien. Deberá evitar que el valor R cargue el amplificador operacional. Esto significa seleccionar R para que no cargue un amplificador operacional. Sugeriría que permanecer en la región de resistencia de 10k-100k lo mantiene seguro si usa un amplificador operacional de banda base como un TL072 (FET) o un LM358 (BJT).

Con su circuito necesitará resistencias de compensación para que la cosa se 'cargue' correctamente. Probablemente sea necesario un potenciómetro en línea con R (su resistencia de retroalimentación) para la sintonización.

Creo que encontrará que es un gran problema hacer un circuito oscilador de esta manera. Solo lo haría si tiene alguna razón muy convincente para no usar un microcontrolador. Un sello básico, una hélice o un circuito mcu basado en Atmel podría crear esta misma onda cuadrada con mucha más precisión. Un temporizador 555 también funcionaría, pero simplemente iría por la ruta MCU, un pin ATtiny 8 cuesta 3 dólares, así que ¿por qué no usar eso?

Pero es divertido jugar con los multivibradores si solo estás jugando, ¡recuerda almacenar la salida en el búfer para que no cargues la cosa! Buena suerte.

¿No puede simplemente usar un circuito oscilador de cristal estándar , como el oscilador Pierce , y conducir el piezo a su frecuencia de resonancia natural?

Aquí hay un circuito para un limpiador ultrasónico , que parece ser el mismo principio que su vaporizador. También puede consultar las patentes de humidificadores ultrasónicos, atomizadores, nebulizadores, etc.

No importa lo que use, debe tener un inductor resonante en serie con el piezo para obtener los cientos de voltios para conducirlo. http://www.techmind.org/sl/#electric

Seguramente un microcontrolador es excesivo cuando el micro tiene exactamente este tipo de oscilador en su interior para hacer funcionar el reloj. Estaría usando un oscilador de cristal para manejar una computadora para manejar un oscilador de cristal.

Según lo aconsejado por @Scott Murphy y @Lou, voy a implementar esto con un Arduino (con el que estoy familiarizado) que se ejecuta en un amplificador. Dependiendo del consumo de energía, puede tener sentido cambiar a otro circuito más tarde, pero cruzaré ese puente cuando llegue a él, si el aceite se quema y el uso de energía es mayor de lo que podría ser. En ese caso, intentaré un circuito 555 o modificaré el multivibrador astable que mencioné, como se me indicó.

Para la amplificación, por ahora, usaré un amplificador de auriculares y armaré un circuito de amplificador operacional si es necesario.

Se actualizará aquí a medida que se implemente la implementación (o se desmorone).

Estoy de acuerdo con Scott arriba: un micro es el camino a seguir aquí, a menos que solo estés jugando con la intención específica de aprender osciladores. Sin embargo, hacer que la amplitud sea ajustable podría ser un poco complicado. ¿Puedes contarnos más sobre eso? ¿Debe ajustarse una vez (o con poca frecuencia) para fines de calibración, o necesita poder cambiarlo con frecuencia? ¿Debe ser ajustable por el usuario, o se ajustará según los parámetros del circuito? ¿Cuál es el rango de amplitud que necesita y la resolución (o más bien, cuántos pasos) necesita en ese rango?

El método más simple es construir un amplificador de ganancia ajustable usando un potenciómetro para el ajuste, si solo necesita la amplitud ajustable para fines de calibración o para un ajuste manual poco frecuente.

Otra forma de hacerlo ajustable es usar la salida PWM del micro y alimentarlo a un filtro, pero tendría que construir un filtro que pasara 150 kHz y suavizara cualquier cosa en su frecuencia PWM (que dependerá de su micro frecuencia ) Esto será difícil y limitará estrictamente su resolución.

Si necesita una onda cuadrada por encima del microvoltaje, definitivamente necesitará un circuito amplificador, y probablemente también pueda controlar la ganancia del amplificador con el micro.

Ahora que lo pienso, ¿estás seguro de que necesitas controlar la amplitud? Probablemente también puedes controlar lo que estás tratando de controlar a través de otros trucos. Si pudiera compartir más información, probablemente podamos darle otras ideas de control.

Si solo desea un ajuste de ganancia simple, iría con el temporizador 555. Luego use un potenciómetro en paralelo con una resistencia en la salida, para crear una olla de registro, (no compre ollas de registro, son una estimación de basura de una curva de registro, a menos que gaste mega dólares), la configuración del potenciómetro está aquí -> https://sound-au.com/project01.htm

Si desea un control preciso, estaría de acuerdo con las otras respuestas, una placa tipo Arduino o un MCU sería mucho mejor.

¡No olvides que el volumen no es lineal!

He creado un oscilador de bolsillo de código abierto, llamado Posc, presenta dos ondas cuadradas producidas por un par de 555 temporizadores, eche un vistazo, puede ayudar -> http://www.sonodrome.co.uk/tutorials. html Hay un par de archivos PDF en esta página que muestran el diseño del circuito y los componentes.