¿Cómo produzco una salida de reloj de 1Hz utilizando un IC de temporizador 555? ¿Hay otras formas mejores que un temporizador 555 IC?

Ciertamente, sería posible hacer una señal de 1Hz con un 555. Sin embargo, hay (al menos) dos problemas. a) Suponiendo que podría obtener los valores máximos correctos y un potenciómetro estable, sería muy difícil medir una señal precisa de 1Hz con un alcance o un contador, ya que la señal es muy lenta, y b) El 555 no generaría una señal cuadrada. Y, por supuesto, un temporizador RC no será muy estable.

Si aún desea investigar utilizando un 555, puede cuadrar la onda con un flip-flop JK, que será la mitad de su frecuencia en el proceso. También crearía una frecuencia mucho más alta, como 1.024KHz, luego la cortaría con un contador / divisor a 1Hz. De esa manera, puedes usar tu alcance para leer y ajustar tu olla para que el 555 sea tan preciso como puedas antes de reducirlo a 1Hz.

Para una fuente de tiempo más precisa, puede crear un circuito de oscilador de cristal en su lugar, o usar un RTC, que generalmente tiene una señal de salida de 1Hz.

La frecuencia real del temporizador 555 depende de la constante de tiempo RC, que está fuertemente afectada por las variaciones en la resistencia real y la capacitancia. La resistencia tiene una especificación de precisión inicial (como 1% o 0.1%) y también varía con la temperatura. El condensador también tiene una especificación de precisión inicial (a menudo +20% / - 80% o peor) y varía con el voltaje aplicado.

Una mejor manera es usar un cristal de cuarzo, como los cristales de reloj de "diapasón" de 32.768 kHz disponibles. Use una serie de 15 flip-flops para dividir 32.768 kHz por \ $ 2 ^ {15} \ $ y obtendrá 1Hz, con una precisión muy alta.

el CD4060 de bajo costo acepta el resonador y los límites inferiores a 32.768 kHz, pero solo tiene una salida de $ 2 ^ {14} = 2 \ $ Hz, por lo que se necesita un DFF para / 2.

Alternativa enlace que Incluye el resonador y el divisor a 2Hz

Para obtener la mejor precisión, seleccione < 50 ppm o sintonice con la tapa de la podadora y el GPS. o compre un chip Osc de 1 ppm por unos pocos dólares más y divisores adicionales enlace

La precisión se mide en segundos por mes con 2.59 millones de segundos por mes o partes por millón (PPM).

EDITAR: como lo sugiere @ Bradman175, la razón por la que se usa comúnmente un temporizador 555 es que es fácil generar un amplio rango de f, pero en términos de tiempo, la precisión está limitada por la estabilidad de la referencia interna y las tolerancias de los componentes RC en términos de xxxx PPM, consulte la hoja de datos.

  

La solución más barata puede ser comprar un reloj digital de $ 6 con una segunda mano y usar ese pulso.

Es agradable pararse sobre los hombros de respuestas "gigantes" como las que se dieron anteriormente. En esencia, nada de lo que construyas con un 555 será muy exacto, y en estas grandes escalas de tiempo se notarán.

Como también se dijo, use algo que le brinde una salida de frecuencia estable: los cuarzos de 2 ** a 15 Hz ciertamente son una forma adecuada de hacerlo aquí.

Más a menudo de lo que me gustaría admitir, me encuentro en una situación como la suya, "esto sería muy fácil si pudiera poner un generador de señal dentro de mi circuito". Y luego lo hago - tiendo a usar mircocontrollers baratos basados en Cortex-M0 (por ejemplo, serie STM32F0), solo porque los compro en pequeños racimos, así que tengo uno cuando lo necesito, y solo levanto mi IDE (ok, eso es emacs / arm-none-eabi-gcc / openocd, pero aún así cuenta) y escribe una rutina de interrupción de temporizador mínima que haga lo que quiero. En su caso, usaría mi simple resonador de 8 MHz como fuente externa para el reloj de la CPU, configuraría la CPU para que funcionara a esa velocidad y usaría uno de los temporizadores de 32 bits para darme una interrupción de 2 Hz directamente, alternando un pin de salida cada vez que se activa esa interrupción - > Onda cuadrada de 1Hz.

Tomé un poco de tiempo al principio, pero el hecho de que use la misma configuración para todo lo que quiero hacer "ahora mismo" lo hace más fácil.

No es, de ninguna manera, una solución bien diseñada. Estoy seguro de que debería prestar más atención a poner la mayor cantidad posible de mi MCU en suspensión mientras no la necesite, si utilizo un microcontrolador diferente que en realidad tenía un RTC integrado que no tendría que ejecutar a altas velocidades de reloj, lo que reduciría aún más el consumo de energía. Pero, de nuevo, esto utiliza menos de 1 mA, y ese es a menudo el "nivel de importancia" que puse en consumo de energía para algo que no tiene que funcionar durante meses con baterías.

Así que sí, estoy totalmente de acuerdo con todas las demás soluciones, utilizando la lógica mínima necesaria para lograr el objetivo, es solo que me he contentado con hacer algo estándar que funciona de manera confiable.

Me gustaría dar una visión general de los beneficios de los otros enfoques:

• resonador a 32,768 kHz + CD4060 + Flipflop ( la respuesta de Tony ): "lógicamente el más compacto" solución de precisión. ¡Me gusta la limpieza de ese enfoque!
• resonador a 32,768 kHz + 15 flip-flops en cascada ( respuesta de Mark ): esa es la solución que Debes construir al menos una vez en tu vida! Incluya luces parpadeantes en la novena etapa y continúe para ver cómo el reloj se divide por 2. ¡Increíble adorno para el árbol de Navidad!
• Use el 555 para generar una onda de alta frecuencia y divídala ( Respuesta de Eraticus ): aunque me gusta la idea de que es básicamente más fácil construir un oscilador 555 exacto en frecuencias más altas que a 1 Hz, en realidad es solo la solución de un hombre pobre, ya que Todavía es bastante inexacto en comparación con las soluciones basadas en cuarzos. Yo no haría eso. O necesito un buen reloj, o uso un 555.
• Use un microcontrolador y un temporizador ( mi respuesta anterior ): No me gusta. Porque agrega millones de puertas que no necesitas aquí. Posiblemente una de las soluciones más flexibles, pero no necesaria aquí. Te lleva a convertirte en un desarrollador integrado. Hay dragones. Si conoce a fondo los microcontroladores baratos, una MCU 8051 para unos 40ct puede ser suficiente, y por lo tanto desafiar a las otras soluciones en costo. Es decir, a menos que incorpores los costos de programación.
• Utilice la salida de pulso por segundo (PPS) de un módulo GPS ( la respuesta de Tony ): ¡Eso me gusta mucho! Si necesita una fuente de tiempo de precisión, una manera impresionante de hacerlo, y los módulos de GPS se han puesto / barato /! Los relojes GPS son muy exactos (de modo que las diferentes versiones de lo que puede comprar como módulo GPS se utilizan como referencia de reloj en redes de comunicación de alta velocidad y gran alcance), y sin un reloj de Rubidio, no mejorará. Observe lo que sus distribuidores de su elección tienen para ofrecer en los IC de GPS y elija los modelos que tienen una salida PPS. Luego marque algunos módulos baratos que tengan ese IC y una antena integrada, por ejemplo, buscando en ebay (yo muy rara vez recomiendo ebay)

La diversidad en estas respuestas muestra una cosa:

Es realmente necesario anotar sus objetivos de diseño.

Necesita ese 1Hz con una tolerancia de < 0.1 ppm? Pues bien, el GPS o los relojes atómicos son tus únicas opciones. ¿Necesita eso con una cantidad mínima de componentes / espacio? Probablemente la solución de microcontrolador, con el mismo componente que también toma otros trabajos. ¿Necesita algo para ilustrar cómo funciona el cambio de flipflops? Vaya con la solución FF en cascada de Mark. ¿Necesita algo barato, no quiere programar una MCU, especialmente no en el campo, que simplemente funciona? Claramente, Tony ha hecho el punto por ti.

Solo una nota de que el CD4521 produce 1Hz directamente desde un cristal de 32768Hz. Esta es probablemente la mejor compensación mínima de componente / precisión, a menos que la sincronización del borde de pulso (por ejemplo, a UTC) sea crítica.

  

¿Hay un mejor oscilador para tal propósito?

se puede hacer con un 555 pero es probable que tengas que experimentar con valores rc y es posible que no sean tan precisos / consistentes / estables.

para obtener un mejor rendimiento (preciso / consistente / estable / etc.), puede buscar en un contador digital, ya sea en hardware o mediante hardware + software (mcu, por ejemplo). Es bastante fácil lograr una precisión del 1% con un mcu solo, confiando en el oscilador interno.

hay otros temporizadores que no son 555, por ejemplo, algunos de ellos son lineales.

Los chips RTC son otro ejemplo, pero muchos de ellos necesitan programación, al menos inicialmente.

puede ayudarse a sí mismo diciéndole a los demás qué tan precisa desea que sea esta cosa.

Se puede tomar una señal muy precisa de 1Hz desde un módulo GPS. No es bueno para todas las aplicaciones, pero para algunos definitivamente puede funcionar.

Me voy tanto con el cristal. (A) no necesita ninguna programación. (B) no se necesita módulo (beneficio económico) ni antena (para GPS), lo que hará que todo sea voluminoso en caso de que quiera llevarlo. (C) la precisión del cristal es aproximadamente de 99.8 a 99.9 si no es del 100%. (D) es mejor disponible que el GPS. (E) realmente tendrá un propósito educativo para que usted entienda cómo dividir una frecuencia (no es un bono malo)