Oscillateur à NE555

Bonjour !
Aujourd'hui au menu, l'oscillateur à NE555 astable : astable car ce sacré NE555 à de multiples usages : d'ailleurs, sa nomination sur le web est "TEMPORISATEUR BIPOLAIRE SIMPLE TOUT USAGE".
Ce fut le premier oscillateur que nous avons utilisé sur recommandation, pour driver un THT. Eh bien que ce ne soit pas le plus simple des oscillateurs, il reste néanmoins facile à réaliser et robuste. Je n'aurais d'ailleurs aucune prétention d'expliquer son fonctionnement dans cette fiche, je ne le connais même pas ! Nous aborderons donc une autre merveille : les DATASHEETs.

Introduction

Cet oscillateur fait partie des oscillateurs "précis" (bien que beaucoup moins qu'un quartz précis au pouillème), on peut calculer de manière relativement précise la fréquence souhaitée ainsi que le rapport cyclique. Cependant, les composants reste une contrainte, de par leurs valeurs standardisées, leur précision et leur existence ! (difficile de trouver des capacités en µF non polarisées)

Le circuit utilisant un CI : le NE555, je ne saurais comprendre son fonctionnement seul. Il existe pour ça ce qu'on appel des datasheets. Ces datasheets sont des fiches complètes du fonctionnement, des valeurs supportés, et des applications basiques.
Voici la datasheet du NE555 (version pleine page):

Vous pourrez feuilleter le reste de la datasheet au fur et à mesure mais nous allons sauter directement P7 Fig13 : "

Sché	ma de base


La fréquence de cet oscillateur se calcule ainsi : $ F = \dfrac{1.44}{(R_1+2R_2)\times C_1} $ et son rapport cyclique : $ \alpha = \dfrac{R_2}{R_1 + 2R_2} $

Sur la vidéo, mon montage a ces valeurs :
-R1 : 10kΩ
-R2 : 330kΩ
-C1 : 100nF
-C2 : 10nF : utile uniquement pour une oscillation précise, peut être shunté en mettant pin 5 à la masse.
Calculons donc la fréquence théorique !

$ F_t = \frac{1.44}{670.10^{3} \times 10^{-7}} \simeq 21.4Hz $

$ \alpha = \frac{330.10^{3}}{670.10^{3}} \simeq 49\% $
Les valeurs mesurées sont $F_0$ = 22.4Hz et $\alpha_0$ = 50%, nous sommes donc dans la bonne tranche de valeurs sachant qu'en prenant 5% de tolérance sur les composants, les fréquences possibles vont de ~20Hz à ~24Hz.

Liste de matériel :

Dressons la liste des composants nécessaires pour ce montage :
Oscillateur :
-1x NE555
-1x R1, Résistances 1/4W : selon vos valeurs souhaitées
-1x R2, Résistances 1/4W : selon vos valeurs souhaitées
-1x C1, Condensateur non-polar : selon vos valeurs souhaitées
-1x C2, Condensateur non-polar : 10nF (accessoire)
-1x BreadBoard
-Du fil à strap

Témoin :
-1x LED
-1x résistances ~270 Ohms

Théorie

Eh bien je ne pourrai pas dire grand chose... simplement, en faisant varier R1 et R2 on obtient fréquence et rapport cyclique souhaité ...
Le signal se trouve sur le pin n°3. Ce signal est carré et varie de 0V à +-Vcc (cf P3, Low/High Level Output) avec près de 100mA. Il y a donc une certaine puissance disponible (bien qu'il va de soi que 15V@100mA fera plus chauffer le composant que 5V@10mA)

Application

Calculer nos composants :

F fixée, $\alpha$ fixé, $R_2$ fixée

$C_1 = \dfrac{1.44}{(\frac{R_2(1-2\alpha)}{\alpha} + 2R_2)\times F}$

$ R_1 = \dfrac{R_2(1-2\alpha)}{\alpha} $

Calculateur

Hz
% (≠ 50)
Ohms

Résultats
Ohms
nF
 

Vous n'avez qu'à réaliser le schéma de base avec vos composants sélectionnés en suivant les formules ci-dessus. Vous pouvez brancher directement sur le pin 3 une LED accompagnée de sa résistance.


Cependant, la LED c'est sympa jusqu’à 10Hz, après c'est plutôt chiant ! Nous allons donc monter un petit haut parleur : rien d'alléchant, mais voilà une petite vidéo (excusez le petit bug, j'ai mal fixé un composant et il bouge... donc ça saute un moment ^^)

Sché	ma HP

ATTENTION : j'utilise ici un 2N2222 qui dissipe au maximum 500mW, j'ai ajouté une résistance de 15 Ohms sur la base et une de 47 Ohms en série sur le HP. Tout ça sont des valeurs arbitraires pour sauvegarder les composants. J'aurais sûrement pu faire mieux mais dans la situation ça ne m’intéressait pas.

Ici, j'utilise R1 = 10kΩ, R2 = 15kΩ, C1 = 10nF : $F_t$ = 3.6kHz, $F_0$ = 3.8kHz, $\alpha$ = 40%

Bref, voici un second oscillateur carré simplissime.

Vos réactions (1) :

Photo73

A noter que le rapport cyclique ne peut passer sous les 50% ("% (≠ 50)" devrait être % (> 50) ou >=50 ) car avec R1 nulle, alpha vaut 1/2, quelque soit R2.
On ne peut donc générer que des impulsions longues (car pas de sortie "inversée" (qui est à Vcc quand l'autre est à zéro et réciproquement))

16/11/2015 à 16:27

Vous avez besoin d'aide ? Utilisez le Forum plutôt que les commentaires.

Un commentaire ?

* Champs obligatoires