Vsak radioamater je večkrat srečal mikročip NE555. Ta majhen osmerokotni časovnik je pridobil izjemno popularnost zaradi funkcionalnosti, uporabnosti in enostavnosti uporabe. Pri 555 časovnikih lahko zberete vezja najrazličnejših stopenj kompleksnosti: od preprostih Schmittovih sprožilcev, s celo vrsto prekoračitev, do večstopenjske kodne ključavnice z velikim številom dodatnih komponent.
V tem članku boste dobili podroben pogled na čip NE555, ki je kljub trdni starosti še vedno v povpraševanju. Treba je omeniti, da je na prvem mestu to povpraševanje posledica uporabe IC v vezjih z uporabo LED.
Opis in področje uporabe
NE555 je razvoj ameriškega podjetja Signetics, katerega strokovnjaki v razmerah gospodarske krize se niso predali in bi lahko izvedli delo Hansa Kamenzinde. Leta 1970 je uspel dokazati pomembnost svojega izuma, ki takrat ni imel analogij. IC NE555 je imela visoko gostoto namestitve po nizki ceni, ki je pridobil poseben status.
Nato so jo začeli kopirati konkurenčni proizvajalci z vsega sveta. Tako se je pojavil domači KR1006V1, ki je še vedno ostal edinstven v tem žanru. Dejstvo je, da ima v KP1006VI1 zaustavitveni vhod
prednost pred zagonskim vhodom
. V uvoženih analogih drugih podjetij takšna značilnost ni prisotna. To dejstvo je treba upoštevati pri oblikovanju shem z aktivno uporabo dveh vhodnih podatkov.
Vendar v večini primerov prednostne naloge ne vplivajonapravo. Da bi zmanjšali porabo energije, smo v 70. letih prejšnjega stoletja prilagodili serijo CMOS. V Rusiji se je čip na poljskih tranzistorjih imenoval KP1441VI1.
Največja uporaba 555 časovnika je bila ugotovljena pri izdelavi generatorskih vezij in časovnem releju z zmožnostjo zamude od mikrosekund do nekaj ur. V bolj izpopolnjenih napravah opravlja funkcije za odpravljanje stikov s stiskanjem, PWM, obnavljanje digitalnega signala itd.
Značilnosti in slabosti
Funkcija časovnika je notranji delilnik napetosti, ki določa fiksni zgornji in spodnji prag za dva primerjalna instrumenta. Glede na to, da napetostnega delilnika ni mogoče izključiti, in napetosti praga ni mogoče nadzorovati, se področje uporabe NE555 zoži.
Časovnik na bipolarnih tranzistorjih ima eno pomembno pomanjkljivost, povezano s prehodom izhodne kaskade iz enega stanja v drugo. Vsako preklapljanje spremlja parazitski pretočni tok, ki lahko na vrhu doseže 400 mA, kar povečuje toplotne izgube. Rešitev problema je namestitev polarnega kondenzatorja z zmogljivostjo 0,1 μF med krmilnim terminalom
in skupnim vodnikom. Zahvaljujoč njemu se stabilnost povečuje ob zagonu in zanesljivosti celotne naprave. Poleg tega se za povečanje odpornosti proti hrupu oskrbovalna veriga dopolni z nepolarnim kondenzatorjem 1 μF.
Časovniki, zbrani na CMOS tranzistorjih, nimajo teh pomanjkljivosti in ne zahtevajo namestitve zunanjih kondenzatorjev.
Osnovni parametri komponente interoperabilnostiserija 555
Notranja naprava NE555 vključuje pet funkcionalnih vozlišč, kar je vidno na logičnem diagramu.
Na vhodu je uporovni delilnik napetosti, ki tvori dve referenčni napetosti za natančne komparatorje. Izhodni stiki komparatorjev pridejo v naslednji blok - RS-sprožilec z zunanjim izhodom za ponastavitev, nato pa na ojačevalnik moči. Zadnje vozlišče je tranzistor z odprtim kolektorjem, ki lahko glede na opravilo opravlja več funkcij.
Priporočena napajalna napetost za tip IR NA, NE, SA je v razponu od 4,5 do 16 voltov, za SE pa 18 V. V tem primeru je porabni tok z minimalnim utopom 2-5 mA, z največjim utop - 10-15 mA. Nekatera integrirana vezja serije 555 CMOS porabijo največ 1 mA. Največji izhodni tok uvoženega čipa lahko doseže vrednost 200 mA. Za KR1006VI1 ne presega 100 mA.
Kakovost sklopa in proizvajalec močno vplivata na pogoje delovanja časovnika. Na primer, območje obratovalne temperature NE555 je od 0 do 70 ° C, SE555 pa od -55 do + 125 ° C, kar je pomembno pri načrtovanju naprav za odprta okolja. Za podrobnejše informacije o električnih parametrih si oglejte tipične vrednosti napetosti in toka na vhodih CONT, RESET, THRES in TRIG, ki so na voljo v podatkovnem listu IC serije XX555.
Lokacija in imenovanje sklepov
NE555 in njegovi analogi se proizvajajo pretežno v telesu hobotnice tipa PDIP8, TSSOP ali SOIC. Lokacija zaključkov, ne glede na primer, je standardna. Pogojna grafična oznakaČasovnik je pravokotnik z oznako G1 (za en impulzni generator) in GN (za multivibratorje).
- Splošno (GND). Prvi sklep o ključu. Povezan z negativnim napajanjem naprave.
- Zagon (TRIG). Nizkotlačni impulzni vhod na vhod drugega primerjalnika povzroči zagon in prikaz izhodne moči na izhodu, katerega trajanje je odvisno od nazivne vrednosti zunanjih elementov R in C. Možne spremembe vhodnega signala so zapisane v poglavju "Enojni vibrator".
- Izhod (OUT). Visoka raven izhodnega signala je (Uipp-1,5 V), najnižja pa okoli 0,25V. Preklapljanje traja približno 0,1 μs.
- Ponastavitev (RESET). Ta vhod ima najvišjo prioriteto in lahko nadzoruje delovanje časovnika, ne glede na napetost na drugih zaključkih. Da bi omogočili zagon, je potrebno, da je bil na njem potencial več kot 0,7 volta. Zato je preko upora priključen na napajalno vezje. Impulzni izhod, ki je manjši od 0,7 volta, zavira delovanje naprave NE555.
- Nadzor (CTRL). Kot je razvidno iz notranje strukture IC, je neposredno priključen na napetostni delilnik in v odsotnosti zunanjega vpliva proizvaja 2/3 Uit. S pošiljanjem kontrolnega signala na CTRL lahko dobite moduliran signal na izhodu. Pri enostavnih vezjih se poveže z zunanjim kondenzatorjem.
- Stop (THR). Obstaja vhod prvega primerjalnika, katerega videz pri napetosti, ki je večja od 2/3, ustavi sprožilec in prevede izhodni časovnik na nizko raven. V tem primeru na izhodu 2 manjka sprožilec, saj ima TRIG prednost pred THR (razen KR1006VI1).
- Razrešnica (DIS).Povezan neposredno na notranji tranzistor, ki je vključen v vezje s skupnim kolektorjem. Običajno, pred prehodom, zbiralnik-oddajnik povezuje zamuden kondenzator, ki se prazni, medtem ko je tranzistor v odprtem stanju. Redko se uporablja za povečanje nosilnosti časovnika.
- Prehrana (VCC). Priključi se na vir napajanja 4.5-16V.
Načini delovanja NE555
Timer 555 serija deluje v enem od treh načinov, podrobneje jih bomo obravnavali na primeru čipa NE555.
enojna antena
Na sliki je prikazano glavno električno vezje enega vibratorja. Za oblikovanje enojnih impulzov bo poleg čipa NE555 potreben tudi upor in polarni kondenzator. Shema deluje na naslednji način. Vhod časovnika
se napaja z enim nizkonapetostnim impulzom, ki vodi do preklapljanja čipa in nastanka visokega izhodnega izhoda
. Trajanje signala se izračuna v sekundah s formulo:
t = 1,1 * R * C.
Po določenem času (t) se na izhodu generira signal nizke ravni (začetno stanje). Privzeto je izhod 4 kombiniran z izhodom 8, kar pomeni, da ima velik potencial.
Pri oblikovanju shem je treba upoštevati 2 nianse:
- Napetost napajanja ne vpliva na trajanje impulzov. Večja je napajalna napetost, večja je hitrost polnjenja zamudnega kondenzatorja in večja je amplituda izhodnega signala.
- Dodatni impulz, ki se lahko uporabi na vhodu po glavnem, ne bo vplival na delovanje merilnika časa dočas t se bo končal.
Na delovanje generatorja z enim impulzom se lahko zunanje delovanje vpliva na dva načina:
- Predloži v ponastavitev signal nizke ravni, ki bo premaknil časovnik v prvotno stanje;
- dokler vhod 2 ne prejme nizkega signala, bo izhod ostal visok potencial.
Tako je s pomočjo posameznih vhodnih signalov in parametrov krmilne verige mogoče sprejemati izhodne impulze pravokotne oblike z jasno opredeljenim trajanjem.
multivibrator
Multivibrator je periodični pulzni generator pravokotne oblike z dano amplitudo, trajanjem ali frekvenco, odvisno od naloge. Njegova razlika v primerjavi z enojnim vibratorjem je odsotnost zunanjega vpliva, ki bi motil normalno delovanje naprave. Shematski diagram multivibratorja, ki temelji na NE555, je prikazan na sliki.
Pri nastajanju ponavljajočih se impulzov so vključeni upori R1, R2 in kondenzator C1. Čas impulza (t1), čas premora (t2), čas (T) in frekvenca (f) se izračunajo po naslednjih formulah:
Iz formul je mogoče opaziti, da čas premora ne sme preseči časa impulza, to je doseči prosti tek (S = T /t1) več kot 2 enoti ne bo uspelo. Za rešitev problema v vezju je dioda, katere katoda je priključena na pin 6, in anoda s sklepom 7.
V podatkovnem listu na čipih se pogosto uporablja vrednost obrnjene dajatve - Duty cycle (D = 1 /S), ki je predstavljena v odstotkih.
Shema deluje na naslednji način. V trenutku napajanja se kondenzator C1 izprazni, prevedeizhodni časovnik na status visoke ravni. Potem se začne S1 polniti, pridobiva kapaciteto do zgornje meje 2/3 Uit. Ko je prag dosežen, se IC preklopi in izhodni signal se zdi nizek. Prične se proces odvajanja kondenzatorja (t1), ki se nadaljuje do spodnje mejne vrednosti 1/3 Uit. Ko ga dosežemo, pride do preklopa nazaj in na izhodu časovnika se nastavi visoka raven signala. Kot rezultat, shema gre v self-oscilirajoč način.
Natančni sprožilec Schmitt z RS-prožilcem
V notranjosti časovnika NE555 uporablja dvojni korak primerjalnik in RS-sprožilec, ki vam omogoča, da izvedete natančen sprožilec Schmitt z RS-prožilcem na ravni strojne opreme. Vhodna napetost se s komparatorjem deli na tri dele, ko vsaka od njih doseže naslednje stikalo. V tem primeru je vrednost histereze (inverzno preklapljanje) enaka 1/3 Upt. Možnost uporabe NE555 kot natančnega sprožilca je potrebna pri konstrukciji sistemov za avtomatsko krmiljenje.
3 najbolj priljubljenih vezij na osnovi NE555
enojna antena
Praktična različica tokokroga enojnega vibratorja na TTL NE555 je prikazana na sliki. Napajalno vezje se napaja z unipolarno napetostjo od 5 do 15V. Čas zadayuschimi elementi tukaj so: upor R1 - 200kOm-0,125W in elektrolitski kondenzator C1 - 4.7mkf-16V. R2 podpira visoko vhodno napajanje, medtem ko ga nekatera zunanja naprava ne ponastavi na nizko raven (na primer, tranzistorski ključ). Kondenzator C2 varuje vezje pred pretokovnimi tokovi na stikalnih točkah.
AktivacijaEnkratna imobilizator se pojavi v trenutku kratkega stika z maso vhodnega kontakta. Hkrati se na izhodu oblikuje visoka stopnja trajnosti:
t = 1,1 * R1 * C1 = 1,1 * 200,000 * 0,0000047 = 1,03 c.
Tako ta shema generira zakasnitev izhodnega signala glede na vhod za 1 sekundo.
Utripanje z LED na multivibratorju
Na podlagi zgornje sheme multivibratorja se lahko zbira preprosta LED bliskavica. V ta namen je LED dioda pred časovnim izhodom povezana z uporom. Nazivna vrednost upora se poda s formulo:
R = (U UL-ULED) /ILED,
U - vrednost amplitude napetosti na izhodu časovnika 3.
Število priključenih LED je odvisno od vrste uporabljenega čipa NE555, njegove nosilnosti (CMOS ali TTL). Če morate utripati LED z močjo, večjo od 0,5 W, potem je shema dopolnjena s tranzistorjem, katerega obremenitev bo LED.
Časovni rele
Na sliki je prikazan razpored nastavljivega časovnika (elektronski časovni rele).
Z njim lahko ročno nastavite trajanje izhodnega signala od 1 do 25 sekund. Če to storite dosledno s konstantnim uporom pri 10 kOhm, nastavite spremenljivko v nominalni vrednosti 250 kOhm. Zmogljivost zamudnega kondenzatorja se poveča na 100 μF.
Shema deluje na naslednji način. V izhodnem stanju ima izhod 2 visoko raven (iz vira napajanja), izhod 3 pa je nizek. Transistorji VT1, VT2 so zaprti. V trenutku dobave na bazo VT1 pozitivnega impulza vzdolž toka (Vcc-R2-kolektor-oddajnik-skupna žica) tok teče.VT1 se odpre in prevede NE555 v časovni način. Hkrati na izhodu IC obstaja pozitivni zagon, ki odpira VT2. Posledično tok oddajnika VT2 vodi do delovanja releja. Uporabnik lahko kadarkoli prekine izvajanje naloge, na kratko prekine RESET na tla.
Tranzistorji BC546, prikazani na diagramu, se lahko zamenjajo s CT3102.
V enem članku ni mogoče upoštevati vseh priljubljenih vezij, ki temeljijo na NE555. V ta namen obstajajo celotne zbirke, ki zbirajo praktične izkušnje za celotno trajanje časovnika. Upamo, da bodo zagotovljene informacije služile kot referenčna točka pri pripravi shem, vključno s količinami LED.
