Calcolo frequenza NE555N

Oggi ho perso un pomeriggio per riuscire a far lampeggire un led ir a 38Khz con un ne555n, premesso che è la prima volta che uso questo diffusissimo timer ho trovato un pò di difficoltà nel calcolare i valori delle due resistenze e condensatore, mi spiego meglio:

voglio realizzare una semplice barriera ir con un led ir da 940nm e un ricevitore ir TSOP2438, ho cercato di creare il circuito per il 555 in configurazione astabile come riportato nel datasheet:

per calcolare i valori dei componenti ho usato un applicazione android chiamata electrodroid, ma poi ho anche eseguito i calcoli a mano con le formule riportate sul datasheet trovandomi con gli stessi risultati di electrodroid, comunque inizialmente per essere sicuro della frequenza ottenuta ho provato a far generare dal 555 una frequenza di circa 14,5Khz poichè potevo misurarla con un multimetro che rileva frequenze fino a 20Khz, come condensatore C1 ho usato inizialmente un ceramico da 100pF e due resistenze da 330K sia per R1 che per R2 con un duty cycle di circa 66%, il risultato però è stata una frequenza rilevata di circa 10Khz, 4,5Khz in meno della frequenza calcolata.

Questo risultato mi ha preoccupato perchè ho capito che mi sarei trovato in difficoltà nel generare una frequenza di 38Khz non avendo a disposizione un oscilloscopio visto che i calcoli non corrispondevano alla realtà.

Dopo vari tentativi con resistenze diverse e inutili calcoli per generare i 38Khz prima di gettare la spugna ho provato un ultima soluzione, ho cambiato il condensatore C1 con uno da 10nF ceramico, come resistenza R1 ho usato un valore da 1K e come R2 ho usato un potenziometro da 10K che variando la sua resistenza può far generare un insieme di frequenze tra cui quella a 38Khz.

Poi ho caricato uno sketch su arduino che controlla l'output del TSOP2438 il quale ricevendo il segnale a 38Khz genera un uscita LOW la quale a sua volta causa l'accensione di un led di segnalazione, cosi facendo cambiando la resistenza con il potenziometro sono riuscito a far generare dal 555 i 38Khz.

Per curiosità ho provato a calcolare con electrodroid che frequenza avrei ottenuto con i valori da me usati cioè C1=10nF, R1=1K, R2=3,1K(valore letto dal potenziometro) e la frequenza che avrei dovuto ottenere è di 20Khz.

A questo punto mi chiedo qual'è il problema, come mai non mi trovo con i calcoli, mica posso usare sempre un potenziometro per trovare le frequenze che mi servono, ci sarà un metodo per calcolare i valori da usare ?

Infine ho notato che la distanza massima tra il ricevitore ir e il led non può essere superiore ad una decina di centimetri altrimenti il ricevitore non vede più il led, il 555 è alimentato con una tensione di 5V e il led è posto in serie ad una resistenza limitatrice di 100Ohm, ho provato ad abbassare il valore della resistenza a 47Ohm il risultato è che ho potuto aumentare la distanza tra il rx e il led di altri 5-7cm ma poi il rx non vede più il led, come posso aumentare ancora la distanza, vorrei arrivare ad almeno un metro.

Grazie

Se vai su Google e metti "ne555 calculator" ti vengono fuori 1000 tool online per il calcolo dei componenti da abbinare al 555, tipo:
http://www.daycounter.com/Calculators/NE555-Calculator.phtml

http://www.m0ukd.com/Calculators/555_timer_calculator/

leo72:
Se vai su Google e metti "ne555 calculator" ti vengono fuori 1000 tool online per il calcolo dei componenti da abbinare al 555, tipo:

Inoltre il 555 non si usa più perché una qualunque mcu 8 pin low cost, p.e. un Attiny, permette di fare molto di più, in modo più preciso e alla fine costa pure di meno perché non servono componenti esterni.

Nell'articolo sulla barriera ad infrarossi, che ho pubblicato sul numero di Novembre di Elettronica In, ho usato, per ragioni didattiche, un tiny85 in funzione di controllore centrale ed un 555 proprio per generare i 38KHz per pilotare un LED IR; quello schema che usa comuni LED IR, di qualità decente però, ed i TSOP34838 funziona senza problemi fino ad un paio di metri (ma non sono riuscito ad andare oltre per problemi di spazio; il TSOP è dato per 40mt massimi, segno che si tratta solo di fargli arrivare qualcosa da leggere, quindi tutto dipende dalla trasmissione; non so quanta corrente è in grado di tirar fuori il 555 dalla sua uscita, ma al limite pilota un BC337 on un qualsiasi NPN in grado di lavorare con correnti >=500mA, prova a infilare il LED in un tubo nero rigido da 5mm di diametro e 3cm di lunghezza e penso proprio che avrai i risultati sperati.

Ti consiglio un programma che ti permette di fare tutti quei calcoli di elettronica che dovresti cercare su internet, ci sono pure quelli per NE555:
http://www.electronics2000.co.uk/assist/assist.exe

Innanzitutto grazie per le risposte, ho provato tutti i programmi che mi avete segnalato e tutti mi danno gli stessi risultati, il problema è che se voglio ottenere i 38Khz con un condensatore da 10nF i programmi mi dicono di usare R1=1K e R2=1,35K ottenendo una frequenza di 38,61Khz, nella realtà usando questi valori non ottengo tale frequenza !

I 38Khz li ottengo con R1=1K e R2=3,1K, C=10nF(ceramico), con questi valori il programma mi dice che la frequenza che dovrei ottenere è di 19,84Khz !

Potrebbe essere il 555 difettoso o qualcosa del genere ?

@menniti
Ho visto il tuo articolo e infatti ho cercato di realizzare lo stesso circuito per il 555, tu hai usato come componenti:
R2=R1=180K, C=68pF per ottenere i 38Khz infatti usando questi valori nel programma ottengo 38,9Khz.
Il problema è che non ho un condensatore da 68pF e quindi ne ho usato uno da 10nF dovendo ovviamente ricalcolare i valori dei resistori.
Inoltre ho omesso il diodo 1N4148 tra il pin 7 e il 6 parallelo al resistore R1, ma non credo sia questo il problema.
Ho notato anche che nel tuo schema non hai collegato insieme il pin 6 al 2 del 555, come mai ?
Nel datasheet riporta che devono essere collegati per la configurazione astabile.

Grazie a tutti per l'aiuto

Hai perfettamente ragione ma purtroppo è un errore della redazione, infatti se scarichi i disegni dei PCB dal sito puoi facilmente risalire al fatto che 2 e 6 sono collegati assieme; io mando gli schemi in Eagle ma poi loro li ridisegnano con questa loro tencica particolare, ma pensavo facessero una sorta di importazione. Ora grazie alla tua segnalazione, so che d'ora in poi quando mi mandano le bozze, devo controllare anche gli schemi elettrici oltre a tutto il resto :disappointed_relieved:
Ti posto la sezione specifica dello schema originale; tieni presente che più che altro ho cercato di lavorare sul duty cycle al 50%, ecco perché le due R uguali, il diodo (preso da un applicativo trovato su un vecchio articolo) mi ha dato una buona mano, il C da 68pF l'ho ricavato sperimentalmente. Francamente mi ero accorto del fatto che quelle formule, almeno in apparenza non funzionano, ma non ho mai approfondito. Ho per la verità sempe pensato che questo IC ha storicamente lavorato sempe a 12V e non vorrei che la causa fosse proprio questa, ma è una congettura.
Ciao e grazie per la segnalazione. :slight_smile:

[quote author=Michele Menniti link=topic=97299.msg730871#msg730871 date=1332175243]
tieni presente che più che altro ho cercato di lavorare sul duty cycle al 50%, ecco perché le due R uguali, il diodo (preso da un applicativo trovato su un vecchio articolo) mi ha dato una buona mano,[/quote]
Ma il diodo secondo me cambia le carte in tavola
Se e' presente fara' in modo che le 2 resistenze servano , l'una a caricare il condensatore e l'altra a scaricarlo
Se il diodo non c'e' , la carica viene data dalla serie delle 2 resistenze mentre la scarica solo dalla resistenza fisicamente connessa al condensatore
Hai voglia a far quadrare i conti

Ciao

brunol949:

[quote author=Michele Menniti link=topic=97299.msg730871#msg730871 date=1332175243]
tieni presente che più che altro ho cercato di lavorare sul duty cycle al 50%, ecco perché le due R uguali, il diodo (preso da un applicativo trovato su un vecchio articolo) mi ha dato una buona mano,

Ma il diodo secondo me cambia le carte in tavola
Se e' presente fara' in modo che le 2 resistenze servano , l'una a caricare il condensatore e l'altra a scaricarlo
Se il diodo non c'e' , la carica viene data dalla serie delle 2 resistenze mentre la scarica solo dalla resistenza fisicamente connessa al condensatore
Hai voglia a far quadrare i conti

Ciao
[/quote]
Se per quadratura dei conti intendi i risultati delle famose formule, a quanto pare non quadrano mai, con o senza diodo; se ti riferisci al risultato finale, lo schema è così semplice che puoi realizzarlo in due minuti su una bread, ti assicuro che è eccellente, quanto a frequenza (vicinissima ai 38KHz), stabilità e duty cycle. :slight_smile:

[quote author=Michele Menniti link=topic=97299.msg730966#msg730966 date=1332179388]
Se per quadratura dei conti intendi i risultati delle famose formule, a quanto pare non quadrano mai, con o senza diodo;[/quote]
Si mi riferivo a questo :slight_smile:
Forse con il diodo , lasciando perdere cadute di tensione sul diodo stesso e balle varie legate al medesimo , il calcolo dovrebbe essere piu' semplice e preciso
1/2 ciclo su una e 1/2 ciclo sull'altra resistenza

brunol949:

[quote author=Michele Menniti link=topic=97299.msg730966#msg730966 date=1332179388]
Se per quadratura dei conti intendi i risultati delle famose formule, a quanto pare non quadrano mai, con o senza diodo;

Si mi riferivo a questo :slight_smile:
Forse con il diodo , lasciando perdere cadute di tensione sul diodo stesso e balle varie legate al medesimo , il calcolo dovrebbe essere piu' semplice e preciso
1/2 ciclo su una e 1/2 ciclo sull'altra resistenza
[/quote]
ti dò completamente ragione, infatti la presenza del diodo mi ha permesso di arrivare facilmente al duty cycle con due R uguali, senza troppi sbattimenti; sulle formule, dopo un primo timido tentativo finito disastrosamente, c'ho messo una croce sopra e mi sono mosso empiricamente. In realtà ha ragione Astro, quando scrivevamo sul Topic che aprii per l'occasione, lui tirò fuori un bellissimo comando che permetteva di far uscire da un pin pwm di Arduino circa 38KHz (come sai la precisione per questa applicazione è assolutamente relativa, almeno il TSOP che ho usato io riconosce frequenze da 36,5 a 40,5KHz) belli stabili, senza alcun componente esterno, altro che 555. Ovvio che poi andavano amplificati in corrente per pilotare degnamente i duel LED IR che stavo usando; poi ho optato per il 555 perché quell'articolo mi serviva per spiegare come mandare a nanna un micro, ma in questo modo dormiva pure il timer e non mi andava bene; invece con un bel mega328P puoi usare una modalità intermedia e lasciare il timer acceso mentre il resto del micro dorme, spettacolare!

Ho trovato il problema :roll_eyes:, ho commesso un errore che mi ha portato fuori strada, in pratica testando i vari valori di resistenza con il potenziometro da 10K ho scoperto che se si tiene troppo vicino il led ir al ricevitore quest'ultimo reagisce anche ad una frequenza di 20Khz cioè con R2=3,1K poi allontanando il led non si riesce a coprire una distanza superiore ai 10cm.

Continuando a ruotare il potenziometro sono arrivato al valore di 1,35K cioè alla frequenza di 38Khz la quale fa reagire il sensore ir coprendo una distanza fino a 1,30m.

In pratica il mio errore è stato quello di testare il led ir troppo vicino al ricevitore, direi che la distanza opportuna per i test sia almeno 10cm dal ricevitore :fearful:.

Ogni giorno si scoprono sempre cose nuove...

Grazie a tutti per l'aiuto.

PS. quanta corrente assorbe un led ir, da qualche parte ho letto 50mA con una Vf di 1,5V è corretto ?
Ho usato una resistenza in serie al led di 47 Ohm per limitare la corrente però forse è troppo piccola.

i dati dei led IR li trovi sui datasheet relativi, lo standard della R di limitazione è 100ohm

@ ulver85: ho una cortesia da chiederti, dovresti scrivere al Forum tecnico di Elettronica In, spiegando che hai riscontrato questo errore del pin 2 non collegato, ma che hai anche verificato che il PCB è corretto, però che è giusto segnalarlo in quanto, se qualcuno volesse replicare solo quella parte di circuito non gli funzionerebbe.

@menniti
Vorrei fare la segnalazione a elettronica in ma non ho capito in quale sezione del forum dovrei scrivere, magari se mando una mail all'indirizzo redazione@elettronicain.it fa lo stesso ?

ulver85:
@menniti
Vorrei fare la segnalazione a elettronica in ma non ho capito in quale sezione del forum dovrei scrivere, magari se mando una mail all'indirizzo redazione@elettronicain.it fa lo stesso ?

sì, meglio se trovi la mail del supporto tecnico, dovrebbe esserci sulla rivista o anche sul sito. Grazie :slight_smile:

Ho provveduto a fare la segnalazione tramite il modulo di supporto e inviando anche una mail all'indirizzo di redazione.

ulver85:
Ho provveduto a fare la segnalazione tramite il modulo di supporto e inviando anche una mail all'indirizzo di redazione.

Grazie. :slight_smile:

Prego :smiley: