چگونه مدارهای نوسان ساز ناپایدار عمل می کنند؟

مدار نوسان ساز ناپایدار یا مالتی ویبراتور ناپایدار (astable multi-vibrator) یک مدار کلاسیک برای چشمک زدن متناوب دو LED است. همچنین، می توان با نصب یک اسپیکر (بلندگو)، با هر بار چشمک زدن، صدایی نیز پخش شود (نوسان ساز ناپایدار با بلندگو).

در ابتدا نگاهی به مدار نوسان ساز ناپایدار در قالب یک ویدئوی آموزشی داشته باشیم.

 

شاید برایتان جالب باشد که بدانید مدار نوسان ساز ناپایدار چگونه کار می کند؟

توضیحات مختلفی برای نحوه عملکرد مدار نوسان ساز ناپایدار ارائه شده است. در اینجا من هم توضیحی را برایتان ارائه می دهم. اگر سؤالی داشید در قسمت نظرات بپرسید.

در ابتدا نگاهی به دیاگرام مدار نوسان ساز ناپایدار داشته باشیم.

مدار نوسان ساز ناپایدار یک مدار نوسان ساز کلاسیک است. با روشن بودن ترانزیستور سمت چپ (Q1)، دیود ساطع کننده نور (LED) در سمت چپ روشن می شود. همچنین، با روشن بودن ترانزیستور در سمت راست (Q2) نیز موجب روشن شدن LED در سمت راست می شود.

مقاومت های R1 و R4 فقط برای تنظیم جریان در LED ها هستند. این امر یعنی شش المان دیگر بخش نوسان ساز مدار را تشکیل می دهند: Q1، Q2، C1، C2، R2 و R3.

درک مدار نوسان ساز ناپایدار

ولتاژ سمت چپ خازن C2 موجب کنترل ترانزیستور Q1 می شود. همچنین، ولتاژ سمت راست خازن C1 ترانزیستور Q2 را کنترل می کند.

وقتی ترانزیستور Q1 روشن می شود، ولتاژ C1 را تغییر می دهد و این امر موجب خاموشی Q2 می شود.

پس از مدتی کوتاه، ولتاژ خازن C1 دوباره افزایش یافته و ترانزیستور Q2 را روشن می کند. وقتی ترانزیستور Q2 روشن می شود، ولتاژ C2 را تغییر داده و این امر خاموشی Q1 را در پی دارد.

این قضیه مدام تکرار می شود؛ اما این یک توضیح بسیار سطحی است؛ اما بیاید تا نگاهی عمیق تر داشته باشیم.

۱٫ ولتاژ همیشه بین دو نقطه اندازه گیری می شود. وقتی در مورد ولتاژ در یک نقطه خاص صحبت می کنیم، منظور ولتاژ اندازه گیری شده از آن نقطه تا منفی باتری است. (به همین دلیل است که منفی باتری را صفر ولت می نامیم)

۲٫ ترانزیستور را مشابه یک سوئیچ در نظر بگیرید.

ترانزیستور برای روشن شدن نیاز به اعمال ولتاژ ۰٫۷ ولت به پایه وسط (بِیس – base) دارد. وقتی ترانزیستور روشن است، پین کُلِکتور (C) (collector) به پین اِمیتر (E) (emitter) متصل می شود تا جریان بتواند از آن عبور کند. این امر یعنی دو پین دارای ولتاژ یکسان خواهند بود. وقتی ترانزیستور خاموش است، هیچ ارتباطی بین پایه اِمیتر و کُلکتور وجود نداشته و در نتیجه هیچ جریانی نمی تواند عبور کند.

۳- برای دیدگاه بهتر این شبیه سازی را انجام دهید.

توصیه می کنم مواردی را که در اینجا می نویسم با استفاده از شبیه ساز تطبیق دهید. برای راحتی شما، لینکی قرار دادم که به راحتی می توانید شبیه سازی مدار نوسان ساز ناپایدار را بدون نیاز به نرم افزار خاصی انجام دهید:

شبیه سازی نرم افزاری مدار نوسان ساز ناپایدار

وقتی LED 1 روشن است:

بیایید در شروع کار در نظر بگیریم که LED اول روشن بوده و L2 خاموش است.

ولتاژ سمت راست خازن C2 با روشن شدن LED سمت چپ به سرعت به ۷-۸ ولت می رسد.

L1 فقط وقتی روشن می شود که ترانزیستور Q1 روشن است.

از نحوه کار ترانزیستورها می دانیم که Q1 تنها در صورتی روشن می شود که ولتاژ ۰٫۷ ولت به پایه بیس آن اعمال شود. از آنجا که سمت چپ خازن C2 به پین بِیس ترانزیستور Q1 متصل می شود، به این معنی است که ولتاژ آن ۰٫۷ ولت است.

سمت راست خازن C2 از طریق مقاومت R4 و L2 به ۹ ولت متصل می شود، بنابراین شارژ می شود و ولتاژ نیز افزایش می یابد.

یک خازن به طور تصاعدی شارژ می شود، این بدان معنی است که ولتاژ در ابتدا سریع افزایش می یابد و سپس کند می شود. ولتاژ به سرعت به ۷-۸ ولت می رسد، اما از آنجا ولتاژ روند کندی خواهد داشت.

ولتاژهای اطراف ترانزیستور Q2 توضیح ثانویه:

ولتاژ سمت راست C1 زیر ۰٫۷ ولت است، اما وقتی LED سمت چپ روشن می شود، این ولتاژ افزایش می یابد.

از آنجا که ترانزیستور Q2 خاموش است، پین بیس آن باید کمتر از ۰٫۷ ولت باشد.

سمت راست خازن C1 به پایه ترانزیستور Q2 متصل می شود، بنابراین این امر به معنی کمتر بودن از ۰٫۷ ولت است.

اما سمت راست C1 نیز از طریق مقاومت R2 به ۹ ولت متصل می شود و این به این معنی این است که شارژ می شود. پس ولتاژ زیر ۰٫۷ ولت بوده اما در حال افزایش می باشد.

نقطه عطف

بنابراین، ولتاژ در سمت راست C1 در حال افزایش است؛ و وقتی به ۰٫۷ ولت برسد، فرایند شروع می شود!

وقتی سمت راست خازن C1 به ۰٫۷ ولت برسد، این یعنی که پایه ترانزیستور Q2 نیز به ۰٫۷ ولت رسیده و روشن می شود. در نتیجه، LED در سمت راست نیز روشن خواهد شد. اما وقتی ترانزیستور Q2 روشن می شود، اتفاق جالبی در مورد ولتاژ روی خازن C2 رخ می دهد.

دریافت ولتاژ منفی

میدانیم که خازن C2 در سمت چپ ۰٫۷ ولت و در سمت راست آن ۸ ولت داشت. یا به عبارت دیگر، سمت چپ به مقدار ۷٫۳ ولت کمتر از سمت راست بود.

اما اگر Q2 روشن شود، ولتاژ در سمت راست خازن C2 از طریق ترانزیستور ناگهان به صفر ولت نزول می کند.

شارژ داخلی خازن تغییر نمی کند، بنابراین سمت چپ ۷٫۳ ولت کمتر از سمت راست است؛ اما اکنون که سمت راست صفر ولت می باشد، یعنی سمت چپ به میزان ۷٫۳ ولت زیر صفر یا -۷٫۳ V شده است.

پایه بیس ترانزیستور Q1 به دلیل منفی شدن سمت چپ خازن C2 منفی می شود. همین قضیه برای ترانزیستور Q2 و خازن C1 هم صادق است.

با روشن شدن ترانزیستور Q2، ترانزیستور و LED در سمت چپ خاموش می شوند.

بنابراین اکنون، LED سمت چپ و ترانزیستور خاموش شده اند و LED و ترانزیستور سمت راست روشن شده است.

سمت چپ خازن C2 از -۷٫۳ V شروع شده و از طریق مقاومت R3 شارژ می شود. از آنجا که بعد از رسیدن به ۰٫۷ ولت به پایه بیس ترانزیستور Q1 متصل می شود، Q1 دوباره روشن می شود و این قضیه ادامه دارد.

دو ترانزیستور به طور متناوب روشن و خاموش می شوند. این امر باعث می شود دو LED نیز به صورت متناوب خاموش و روشن شوند.

در این پست سعی کردم تا به زبان ساده مدار نوسان ساز ناپایدار را تشریح کنم. با کمی خلاقیت می توانید از مدار نوسان ساز ناپایدار در انواع کاربردها استفاده کنید. این مدار قابلیت گسترش را دارد.

 

 

همچنین بخوانید: مدار تستر باتری

بازدید مطلب:۳۴۲۶بار