Každý rádioamatér opakovane stretol mikročip NE555. Tento malý osemuholníkový časovač získal obrovskú popularitu pre funkčnosť, použiteľnosť a jednoduché používanie. V časovačoch 555 môžete zbierať obvody s najrôznejšou úrovňou zložitosti: od jednoduchého spúšťača Schmitt s celým rozsahom preplnenia až po viacstupňový kódový zámok s použitím veľkého množstva ďalších komponentov.
V tomto článku získate podrobný pohľad na čip NE555, ktorý je napriek silnému veku ešte stále dopytovaný. Je potrebné poznamenať, že v prvom rade je tento dopyt spôsobený použitím IC v obvode pomocou LED diód.
Opis a rozsah uplatňovania
NE555 je vývoj americkej spoločnosti Signetics, ktorej odborníci v podmienkach hospodárskej krízy sa neodovzdali a mohli realizovať prácu Hansa Kamenzindu. Bol to on, kto sa v roku 1970 podaril preukázať dôležitosť svojho vynálezu, ktorý v tom čase nemal žiadne analógie. IC NE555 mal vysokú hustotu inštalácie za nízku cenu, ktorá získala osobitné postavenie.
Následne začali byť kopírovaní konkurenčnými výrobcami z celého sveta. Takže sa objavil domáci KR1006V1, ktorý v tomto žánri zostal jedinečný. Faktom je, že v prístroji KP1006VI1 má zastavovací vstup
prioritu pred štartovacím vstupom
. Pri importovaných analógoch iných firiem takýto prvok chýba. Táto skutočnosť by sa mala brať do úvahy pri navrhovaní schém s aktívnym použitím dvoch vstupov.
Vo väčšine prípadov však priority nemajú vplyvpracovať s prístrojom. S cieľom znížiť spotrebu energie sa v 70. rokoch minulého storočia upravilo uvoľnenie série časovačov CMOS. V Rusku sa čip na poľných tranzistoroch nazýva KP1441VI1.
Najväčšia aplikácia časovača 555 sa našla v konštrukcii generátorových obvodov a časového relé s možnosťou odloženia z mikrosekúnd na niekoľko hodín. V sofistikovanejších zariadeniach vykonáva funkcie na odstránenie zvieracích kontaktov, PWM, obnovenie digitálneho signálu atď.
Vlastnosti a nevýhody
Funkcia časovača je vnútorný delič napätia, ktorý určuje pevnú hornú a dolnú prahovú hodnotu pre dva komparátory. Vzhľadom na to, že nie je možné vylúčiť delič napätia a prahové napätie nie je možné regulovať, oblasť aplikácie NE555 sa zužuje.
Časovač na bipolárnych tranzistoroch má jednu významnú nevýhodu spojenú s prechodom výstupnej kaskády z jedného stavu na opačný. Každé spínanie je sprevádzané parazitným prietokovým prúdom, ktorý na vrchole môže dosiahnuť 400 mA, čo zvyšuje tepelné straty. Riešením problému je inštalovať polárny kondenzátor s kapacitou 0,1 μF medzi ovládací terminál
a spoločný vodič. Vďaka nemu zvyšuje stabilitu pri spustení a spoľahlivosti celého zariadenia. Okrem toho na zvýšenie odolnosti voči šumu je zásobovací reťazec doplnený nepolárnym kondenzátorom 1 μF.
Časovače zhromaždené na tranzistoroch CMOS sú zbavené týchto nedostatkov a nevyžadujú inštaláciu externých kondenzátorov.
Základné parametre ICséria 555
Interné zariadenie NE555 obsahuje päť funkčných uzlov, ktoré možno vidieť na logickom diagrame.
Na vstupe je odporový delič napätia, ktorý tvorí dve referenčné napätia pre presné komparátory. Výstupné kontakty komparátorov prichádzajú do ďalšieho bloku - spúšťač RS s externým výstupom na resetovanie a potom zosilňovačom napájania. Posledný uzol je otvorený kolektorový tranzistor, ktorý môže v závislosti od úlohy vykonávať niekoľko funkcií.
Odporúčané napájacie napätie pre typ IR NA, NE, SA je v rozmedzí od 4,5 do 16 voltov a pre SE môže dosiahnuť 18V. V tomto prípade je prúd spotreby s minimálnym Utopom 2-5 mA, s maximálnym Utop - 10-15 mA. Niektoré integrované obvody radu 555 CMOS spotrebúvajú maximálne 1 mA. Najväčší výstupný prúd importovaného čipu môže dosiahnuť hodnotu 200 mA. Pre KR1006VI1 nie je väčší ako 100 mA.
Kvalita zostavy a výrobca silne ovplyvňujú prevádzkové podmienky časovača. Napríklad rozsah prevádzkových teplôt NE555 je od 0 do 70 ° C a SE555 je od -55 do + 125 ° C, čo je dôležité vedieť pri navrhovaní zariadení pre otvorené prostredie. Podrobnejšie informácie o elektrických parametroch nájdete v typických hodnotách napätia a prúdu na vstupoch CONT, RESET, THRES a TRIG, ktoré sa nachádzajú v údajovej dokumentácii IC série XX555.
Miesto a vymenovanie záverov
NE555 a jeho analógy sa prevažne vyrábajú v tele chobotnice typu PDIP8, TSSOP alebo SOIC. Umiestnenie záverov bez ohľadu na prípad je štandardné. Podmienené grafické označenieČasovač box je označený G1 (pre jednu generátor impulzov) a GN (pre multyvybratorov).
- Všeobecne (GND). Prvý záver o kľúči. Pripojené k zápornému napájaniu zariadenia.
- Spustenie (TRIG). Podanie nízku impulz na vstup druhého komparátora vedie k spusteniu a vzhľad výstupného signálu vysokej úrovne, ktorého trvanie je závislá na menovitý vonkajší prvky R, C, o možných variantov vstupného signálu je napísaný v "monostabilný".
- Výstup (OUT). Vysoká úroveň výstupného signálu je (Uipp-1,5 V) a najnižšia je okolo 0,25V. Prepínanie trvá asi 0,1 μs.
- Reset (RESET). Tento vstup má najvyššiu prioritu a je schopný ovládať prevádzku časovača bez ohľadu na napätie na iných záveroch. Aby bolo možné začať, je potrebné, aby na ňom bolo možné viac ako 0,7 voltu. Z tohto dôvodu je pripojený cez odpor k napájaciemu obvodu. Výstup impulzov menej ako 0,7 voltov zabraňuje prevádzke modulu NE555.
- Ovládanie (CTRL). Ako je vidieť na vnútornej štruktúre IC je priamo spojený s deličom napätia v neprítomnosti vonkajšieho vplyvu produkuje 2/3 Upyt. Odoslaním riadiaceho signálu na CTRL môžete získať modulovaný signál na výstupe. V jednoduchých obvodoch sa pripája na externý kondenzátor.
- Zastavenie (THR). Je vstupnou prvý komparátor, vzhľad, ktoré zdôrazňujú viac ako 2 /3Upit spúšťacích zastaví a vytiahne časovač minimum. Preto je výstup 2 by mal byť spúšťacie signál, ako TRIG má prednosť pred THR (okrem KR1006VI1).
- Vypúšťanie (DIS).Pripojený priamo na vnútorný tranzistor, ktorý je súčasťou obvodu so spoločným kolektorom. Zvyčajne pred prechodom, kolektor-emitor spája časovo náročný kondenzátor, ktorý sa vypúšťa, zatiaľ čo tranzistor je v otvorenom stave. Zriedka sa používa na zvýšenie nosnosti časovača.
- Výživa (VCC). Pripája sa na zdroj napájania 4,5-16V.
Prevádzkové režimy NE555
Séria časovača 555 pracuje v jednom z troch režimov, podrobnejšie ich zvážime na príklade čipu NE555.
jedno-anténa
Na obrázku je znázornený hlavný elektrický obvod jedného vibrátora. Pre tvorbu jednotlivých impulzov bude navyše k čipu NE555 potrebný odpor a polárny kondenzátor. Schéma funguje nasledujúcim spôsobom. Vstup časovača
je napájaný jedným nízkonapäťovým impulzom, ktorý vedie k prepnutiu čipu a výskytu výstupu na vysokej úrovni na výstupe
. Trvanie signálu sa vypočíta v sekundách podľa vzorca:
t = 1,1 * R * C.
Po zadanom čase (t) sa na výstupe generuje signál nízkej hladiny (počiatočný stav). Štandardne je výstup 4 kombinovaný s výstupom 8, to znamená, že má vysoký potenciál.
Pri navrhovaní schém je potrebné zohľadniť 2 nuance:
- Napätie napájacieho zdroja neovplyvňuje trvanie impulzov. Čím väčšie je napájacie napätie, tým vyššia je rýchlosť nabíjania časovo náročného kondenzátora a tým väčšia je amplitúda výstupného signálu.
- Dodatočný impulz, ktorý môže byť aplikovaný na vstup po hlavnom, neovplyvní prevádzku časovača, kým nebudečas t skončí.
Prevádzka generátora jedného impulzu môže byť ovplyvnená zvonka dvoma spôsobmi:
- Odošlite do Resetu signál nízkej úrovne, ktorý presunie časovač do pôvodného stavu;
- , kým vstup 2 nedostane signál nízkej hladiny, výstup zostane vysoký.
Tým, že pomocou jediného vstupného signálu a parametre vremyazadayuschey reťazca môžu získať výstupné impulzy obdĺžnikového tvaru, s jasne určitú dobu.
multivibrator
multivibrátor je generátor periodických impulzov obdĺžnikového tvaru s určitým amplitúdy, trvanie alebo frekvenciu v závislosti od úlohy. Jeho rozdiel od jediného vibrátora je absencia vonkajšieho vplyvu, ktorý narušuje normálne fungovanie zariadenia. Schéma multivibrátora založená na NE555 je znázornená na obrázku.
Pri vytváraní opakujúcich sa impulzov sú zahrnuté rezistory R1, R2 a kondenzátor C1. Doba pulzu (t1), pauza (t2), čas (T) a frekvencia (f) sa vypočíta podľa nasledujúcej vzorca:
V týchto vzorkách je ľahko vidieť, že prestávka nepresiahne impulz, ktorý dosiahne skvazhnosty (S = T /t1) viac ako 2 jednotky nebudú úspešné. Na vyriešenie problému v pridaný schéme diódy, katóda ktoré sú prepojené s stanoviskom 6 a 7 s uzavretím anódy
pre list čipu často pôsobí vzájomný skvazhnosty - pomer (D = 1 /S), ktorý odráža percento.
Schéma funguje nasledovne. V okamihu napájania je kondenzátor C1 vybitý, preloženývýstup časovača na vysokú úroveň. Potom začne nabíjať kapacitu C1 až do hornej hranice 2/3 Uit. Po dosiahnutí prahu sa IC prepne a výstupný signál je nízky. Spustí sa proces vybíjania kondenzátora (t1), ktorý pokračuje k dolnej prahovej hodnote 1/3 Uit. Po dosiahnutí sa spätné prepnutie uskutoční a na výstupu časovača sa nastaví vysoká úroveň signálu. Výsledkom je, že schéma prejde do seba-oscilujúceho režimu.
Precision trigger Schmitt s RS-trigger
Vo vnútri časovača NE555 používa dvojstupňový komparátor a spúšťač RS, ktorý umožňuje nainštalovať presnú spúšť Schmitt so spúšťačom RS na hardvérovej úrovni. Vstupné napätie je rozdelené komparátorom na tri časti, keď každý z nich dosiahne ďalší prepínač. V tomto prípade hodnota hysterézy (inverzné spínanie) sa rovná 1/3 Upt. Možnosť použitia NE555 ako presného spúšťača je potrebná pri konštrukcii automatických riadiacich systémov.
3 najobľúbenejšie obvody založené na procesore NE555
jedno-anténa
Na obrázku je znázornená praktická verzia obvodu jedného vibrátora na TTL NE555. Obvod sa napája s unipolárnym napätím od 5 do 15V. Čas zadayuschimi prvky sú: odpor R1 - 200kOm-0,125W a elektrolytický kondenzátor C1 - 4.7μкф-16В. R2 podporuje vysoký vstupný výkon, zatiaľ čo niektoré externé zariadenia ho nevynulujú na nízku úroveň (napríklad tranzistorový kľúč). Kondenzátor C2 chráni obvod pred nadprúdovými prúdmi v spínacích bodoch.
AktiváciaJednoduchý imobilizér sa vyskytuje v okamihu skratu na zemi vstupného kontaktu. Zároveň sa na výstupe vytvára vysoká úroveň trvanlivosti:
t = 1,1 * R1 * C1 = 1,1 * 200 000 * 0,0000047 = 1,03 c.
Táto schéma generuje oneskorenie výstupného signálu vzhľadom na vstup na 1 sekundu.
Bliká s LED diódou na multivibrátore
Na základe vyššie uvedeného schémy multivibrátora sa môže zbierať jednoduchý LED blesk. K tomu sa pred výstupom časovača LED dióda zapojuje do série s odporom. Menovitá hodnota odporu je daná vzorcom:
R = (U UL-ULED) /ILED,
U - hodnota amplitúdy napätia na výstupe časovača 3.
Počet pripojených LED závisí od typu použitého čipu NE555, jeho nosnosti (CMOS alebo TTL). Ak potrebujete blikať LED s výkonom vyšším ako 0,5 W, potom je schéma doplnená tranzistorom, ktorého záťaž bude LED.
Časové relé
Na obrázku je rozvrh nastaviteľného časovača (elektronického časového relé).
Pomocou tejto funkcie môžete manuálne nastaviť dĺžku výstupného signálu z 1 až 25 sekúnd. Aby ste to dosiahli konzistentne s konštantným odporom pri 10 kOhm nastavte premennú v nominálnej hodnote 250 kOhm. Kapacita časovo náročného kondenzátora sa zvýši na 100 μF.
Schéma funguje nasledovne. V počiatočnom stave má výstup 2 vysokú úroveň (zo zdroja energie) a výstup 3 je nízky. Tranzistory VT1, VT2 sú zatvorené. V okamihu napájania na základňu kladného impulzu VT1 pozdĺž obvodu (Vcc-R2-zberač-žiarič-spoločný drôt) preteká prúd.VT1 otvorí a preloží NE555 do časového režimu. Súčasne na výstupe z IC je kladná hybnosť, ktorá otvára VT2. V dôsledku toho prúd vysielača VT2 vedie k činnosti relé. Používateľ môže kedykoľvek prerušiť vykonanie úlohy, krátko ukončiť RESET na zemi.
Tranzistory BC546, uvedené na schéme, je možné nahradiť CT3102.
Nie je možné zvážiť všetky populárne obvody založené na NE555 v jednom článku. Na tento účel existujú celé zbierky, ktoré zbierajú praktické skúsenosti počas celého trvania časovača. Dúfame, že poskytnuté informácie budú slúžiť ako referenčný bod pri zostavovaní schém, vrátane záťaže, ktoré sú LED diódy.
