Интегральный таймер NE555 и его применение
Когда в 1972 году началось производство микросхемы интегрального таймера NE555, никто не предполагал, что и через пятьдесят лет она не утратит популярности, а к названию таймера будут добавлять слово «легендарный».
В данной публикации мы разберём основные применения легендарного таймера 555 и аккуратно заглянем ему «под капот».
Приведённые в качестве примера схемы и временные диаграммы работы этих схем созданы с помощью SPICE-симулятора TINA TI V9 (версия 9.3.150.328). Модель интегрального таймера NE555 взята из стандартной библиотеки симулятора.
Важная информация: параметры генератора, применённого в примерах с триггером Шмитта и ждущим мультивибратором, задавались через свойства генератора и вызванный оттуда «Редактор сигнала». Анализатор переходных процессов запускался с выбранной опцией «Нулевые начальные условия».
Применение таймера 555 в качестве RS-триггера
Наиболее простым применением интегрального таймера 555 является использование его в качестве RS-триггера.
«Классический» RS-триггер имеет два устойчивых состояния, переход между которыми осуществляется подачей управляющих сигналов на входы сброса и установки. Схема включения таймера 555 в качестве RS-триггера приведена ниже:
В качестве входа S (Set, установка) используется вход «TRIG»: при нажатии на кнопку «TRIG» вход микросхемы подключается к общему проводу, а на выходе — устанавливается высокий логический уровень.
В качестве входа R (Reset, сброс) используется вход «THRES»: при нажатии на кнопку «THRES» на вход микросхемы подаётся напряжение питания, а выход микросхемы переходит в сброшенное состояние.
Важным элементом схемы является «подтягивающий» резистор R2. Без него на выходе микросхемы сразу после включения устанавливается высокий логический уровень, и устройство на нажатие кнопок не реагирует. Переходные процессы при включении RS-триггера без «подтягивающего» резистора R2 представлены на графике справа:
При наличии «подтягивающего» резистора на входе «TRIG» на выходе микросхемы при включении устанавливается низкий логический уровень (состояние сброса), а устройство изменяет состояние в зависимости от состояния входов.
График переходных процессов при включении RS-триггера с «подтягивающим» резистором представлен ниже:
Структурная схема таймера 555
Чтобы разобраться с не совсем характерным для «классического» RS-триггера поведением микросхемы, изучим её структурную схему. Для примера возьмём интегральный таймер NE555 производства TI. Выглядит структурная схема достаточно любопытно:
В центре композиции находится асинхронный RS-триггер, к инверсному выходу которого подключён инвертирующий выходной буфер и транзисторный ключ с открытым коллектором. Сброс триггера производится или сигналом низкого логического уровня на входе 4 «RESET», или сигналом высокого логического уровня на выходе верхнего по схеме компаратора. Установка триггера производится сигналом высокого логического уровня на выходе нижнего по схеме компаратора.
Пороги срабатывания компараторов установлены делителем напряжения из трёх резисторов. Напряжение верхнего порога срабатывания подаётся на вывод 5 «CONT».
Установка RS-триггера происходит при подаче на вход 2 «TRIG» напряжения ниже нижнего порога срабатывания при условии, что на входе «RESET» присутствует напряжение высокого уровня.
Сброс RS-триггера происходит при подаче на вход 6 «THRES» напряжения выше верхнего порога срабатывания при условии, что на входе «RESET» присутствует напряжение высокого уровня, и напряжение на входе «TRIG» — выше нижнего порога срабатывания.
Таким образом, наивысший приоритет имеет вход «RESET», а вход «TRIG» имеет приоритет выше, чем у входа «THRES». При включении NE555 по схеме RS-триггера без «подтяжки» по входу «TRIG» на входе «TRIG» всегда будет присутствовать напряжение ниже нижнего порога срабатывания, а выход будет переходить в состояние сброса только на время подачи сигнала низкого уровня на вход «RESET».
Сразу хочу сделать акцент и заострить внимание: в большинстве источников пороги срабатывания компараторов обозначены как 2/3 Ucc и ⅓ Ucc, а вывод «CONT» используется как выход, зашунтированный конденсатором ёмкостью 0,01 мкФ, или же никуда не подключённый, но с выводом 5 «CONT» не всё так просто.
В datasheet от TI «xx555 Precision Timers. SLFS022I — September 1973 — Revised September 2014» вывод 5 обозначен как I/O, а пороги срабатывания обозначены как «CONT» и »½ CONT». Это означает, что уровни порогов срабатывания компараторов не «прибиты намертво» к напряжению питания таймера, а могут варьироваться в широких пределах подачей на вход «CONT» управляющего напряжения. Если управляющее напряжение на вывод 5 не подаётся, он используется как выход «CONT» с подключённым к нему шунтирующим конденсатором 0,01 мкФ, а верхний порог срабатывания в этом случае CONT = 2/3 Ucc.
Применение шунтирующего конденсатора повышает устойчивость работы микросхемы и её помехозащищённость. Также не стоит забывать про подключение к цепям питания микросхемы блокировочных конденсаторов.
Диапазон напряжения питания большинства моделей таймеров 555 серии от 4,5 до 16 В (до 18 В для некоторых моделей), потребляемый ток варьируется от долей до единиц миллиампера (в зависимости от модели), выходной каскад большинства моделей способен выдерживать ток до 200 мА.
Применение таймера 555 в качестве триггера Шмитта
Триггер Шмитта применяется для преобразования входного сигнала непрямоугольной формы в выходной сигнал прямоугольной формы. Характерной особенностью работы триггера Шмитта является наличие гистерезиса, который определяется шириной «окна» между уровнями срабатывания триггера.
Использование таймера 555 в качестве триггера Шмитта является ещё одним из применений этой микросхемы. Для этого надо подать входной сигнал на соединённые вместе входы «TRIG» и «THRES» таймера. Амплитуда и смещение входного сигнала должны быть такими, чтобы сигнал перекрывал «окно», образованное порогами срабатывания компараторов.
На рисунке ниже на вход триггера Шмитта подаётся сигнал треугольной формы с амплитудой 2 В и смещением Uoffset = 2,5 В, равным половине напряжения питания Ucc. Частота сигнала 1000 Гц. При этом верхний порог срабатывания компаратора Ucont = 2/3 Ucc = 3,33 В, а нижний порог срабатывания компаратора ½ Ucont = ⅓ Ucc = 1,67 В.
На графике мы видим преобразование входного периодического сигнала треугольной формы в классический меандр с DC = 50%, где DC — аббревиатура от «duty cycle» (коэффициент заполнения). Входной сигнал может быть любой формы, «треугольник» в качестве входного сигнала был выбран из соображений наглядности.
Попробуем применить вывод 5 «CONT» в качестве входа и подать на него напряжение 4 В от внешнего источника. Изменения выходного сигнала представлены на рисунке ниже:
Мы видим, что при том же периоде выходного сигнала его коэффициент заполнения увеличился. Это связано с тем, что «окно» компаратора сдвинулось вверх и расширилось.
Теперь подадим на вход «CONT» напряжение 2 В:
Коэффициент заполнения уменьшился за счёт того, что «окно» сдвинулось вниз и сузилось.
Вышеприведённые примеры иллюстрируют возможность широтно-импульсной модуляции (ШИМ) входного периодического сигнала напряжением на входе «CONT».
Применение вывода 5 «CONT» в качестве входа также даёт возможность сужения «окна» компаратора для преобразования сигналов с небольшим значением амплитуды.
Важно чтобы входной сигнал при этом имел смещение, при котором он оставался бы в рамках напряжения питания таймера.
Применение таймера 555 в качестве мультивибратора
Мультивибратором называют релаксационный генератор с выходным сигналом прямоугольной формы. Релаксационным он является в силу того, что элементы мультивибратора не обладают резонансными свойствами.
Схема мультивибратора на таймере 555 и диаграмма его работы приведены на рисунке ниже:
В момент включения на выходе микросхемы устанавливается высокий логический уровень, транзисторный ключ закрывается, сопротивление выхода «DISC» высокое. Конденсатор C2 заряжается через включённые последовательно резисторы R1 и R2 до напряжения Ucont, на выходе микросхемы устанавливается низкий логический уровень, транзисторный ключ открывается и подключает точку соединения резисторов R1 и R2 к общему проводу. Конденсатор C2 разряжается через резистор R2, пока напряжение на нём не достигнет уровня ½ Ucont, на выходе таймера не установится высокий логический уровень, транзисторный ключ не закроется, и конденсатор снова не начнёт заряжаться через включённые последовательно резисторы R1 и R2.
В режиме автогенерации длительность высокого уровня выходного сигнала мультивибратора на таймере 555 равна:
При этом, длительность низкого уровня сигнала:
а период равен:
Из формул видно, что временные характеристики мультивибратора на таймере 555 определяются номиналами элементов R1, R2, C2 и не зависят от напряжения питания микросхемы.
Подадим на вход «CONT» напряжение 4 В от внешнего источника:
Период выходного сигнала и его коэффициент заполнения увеличились.
При подаче на вход «CONT» напряжения 2 В период выходного сигнала и его коэффициент заполнения уменьшаются:
Можно сделать вывод, что изменение напряжения на входе «CONT» приводит к частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) выходного сигнала мультивибратора.
Применение таймера 555 в качестве ждущего мультивибратора
Ждущий мультивибратор (одновибратор) предназначен для формирования импульса определённой длительности по внешнему событию.
Обычно в качестве внешнего события используется замыкание входа «TRIG» на общий провод нажатием кнопки, но мы вместо кнопки в эмуляторе будем использовать генератор сигналов, настроенный на одиночный импульс низкого уровня длительностью 10 мс:
Как видно из временной диаграммы работы ждущего мультивибратора на таймере 555, по получению импульса схема формирует на выходе сигнал длительностью около 2,2 с.
Длительность сигнала определяется по формуле:
Хотелось бы заострить внимание на том, что длительность выходного сигнала ждущего мультивибратора на таймере 555 тоже не зависит от напряжения питания.
▍ От автора
В публикации проведён краткий обзор интегрального таймера 555 и его основных применений. Большинство приведённых в публикации устройств может быть реализовано на микроконтроллерах, но аналоги NE555 по-прежнему выпускаются промышленностью по причине дешевизны и надёжности.
Важной особенностью схем на таймере 555 является то, что временные характеристики этих схем не зависят от напряжения питания, а расчёт этих характеристик производится по простым формулам или диаграммам.
Заслуженной популярностью таймер 555 пользуется у начинающих радиолюбителей: он недорогой, корпус DIP-8 легко устанавливается в беспаечную плату, требуется минимум «обвязки». И что очень важно для мотивации начинающих: схемы на таймере 555 начинают работать сразу после правильной сборки.
Вот пример простейшего генератора на NE555:
А такое реле времени по схеме из раздела про ждущий мультивибратор 12-летний подросток собирает за полчаса:
…и всё это началось пятьдесят лет назад, и, надеюсь, закончится нескоро.
© Habrahabr.ru
⚡️555 таймер | radiochipi.ru
На чтение 5 мин Опубликовано Обновлено
В [1] была показана схема (рис.1) монитора напряжения питания радиоустройств напряжением 12 В. Эта схема наглядно иллюстрирует многообразие схем на ИМС серии 556. Известно, что
практически это два таймера серии 555, но выполненные в одном корпусе.
При нахождении питающего напряжения в зоне допуска монитор сигнализирует об этом свечением светодиода зеленого цвета. При выходе за зону допуска зеленый светодиод начинает мигать и включается красный светодиод, привлекая внимание обслуживающего персонала к выходу питающего напряжения за допустимые пределы.
На сайте radiochipi.ru принципиальная схема, на первый взгляд, кажется «замысловатой», поэтому она была повторена на макете (фото 1). На рис.2 показан рисунок печатной платы макета, а на рис.З – расположение радиокомпонентов на ней. Следует подчеркнуть, что макет заработал при первом включении. На одном из таймеров микросхемы IC1 реализована типовая схема ждущего мультивибратора.
Времязадающий конденсатор СЗ заряжается через резистор R4 и диод D3. Разряд этого конденсатора происходит через резистор R5 и разрядный транзистор этого таймера. Равенство номиналов резисторов R4 и R5 обеспечивает скважность импульсов мультивибратора около единицы (время заряда конденсатора практически равно времени его разряда).
Ждущий режим работы мультивибратора задается потенциалом входа R (вывод 10) этой микросхемы. Если на этом входе нулевой потенциал (с выхода OUT другого таймера), то вышеописанный мультивибратор заторможен. При положительном потенциале на входе R таймер 555 начинает работать и генерировать импульсы.
Непосредственно после подачи напряжения питания на схему на выходе «10UT» (вывод 10) появляется единичный потенциал. Это обусловлено тем, что первоначально
конденсатор С1 разряжен и на входе «1THR» микросхемы IC1 присутствует нулевой потенциал. Единичное состояние выхода первого таймера обуславливает кратковременное свечение светодиода D4. Через 1…2 с конденсатор С1 заряжается, а светодиод D4 погасает. В заторможенном состоянии второго таймера на его выходе «20UT» (вывод9) присутствует нулевой потенциал, и светодиод D2 светится.
Стандартная логика работы микросхем 555 и 556 предусматривает изменение состояний внутреннего триггера, если входные сигналы на соответствующих входах менее 0,33ипит или
более 0,6бипит. В данной схеме за счет стабилизации напряжения на входе «1CV» (вывод 3 IC1) и
Рабочая зона сократилась примерно до 0,2…0,3 В. Так, например, на макете при соответствующей регулировке Р1 светодиод D2 постоянно светил, если напряжение питания было более 10,3 В.Если напряжение с выхода регулируемого источника питания уменьшалось до величины 10,26 В и менее, то светодиодD2 начинал мигать. При этом зажигался и светил постоянно и светодиод D4. При повышении напряжения питания до 10,46 В светодиод D4 погасал, а светодиод D2 возобновлял непрерывное свечение.
Таким образом, зона гистерезиса сокращена примерно до 0,2…0,3 В. Для большей наглядности светодиодной индикации макета в качестве D2 использовался зеленый LED, а в качестве D4 – красный. Это наглядно видно на фотографии макета (фото 1).
В схеме макета использовался отечественный стабилитрон D1 – КС156А. Он характерен
тем, что имеет относительно большой минимальный ток стабилизации. Между выводом CV
и выводом подачи «плюса» источника питания внутри микросхем таймеров 555 и 556 размещен резистор номиналом 5 кОм, поэтому для увеличения тока через стабилитрон D1 целесообразно в схеме установить дополнительный резистор R7 между источником питания и выводами 3IC1.
Его сопротивление не критично. На макете использовался резистор 1 кОм. Стабильность работы порогового элемента схемы при этом повысилась.
Для уменьшения тока через светодиод D2 целесообразно увеличить номинал его балластного
сопротивления – резистора R3, например, до 1…2,2 кОм. Хочу обратить внимание всех читателей, что за последнее время участились случаи, когда некоторые авторы публикуют без всякой ссылки материалы других авторов. При этом они настолько «модернизируют» схему первоисточника, что их «творение» становится неработоспособным. Бывает, что и применяют уже известную из публикаций схему по другому назначению, для придания ей «авторского» вида изменяют лишь некоторые номиналы некоторых радиокомпонентов.
Но, самое плохое состоит в том, что они даже не проводят экспериментальной проверки своей конструкции. Так, в чешском журнале [2] почти через год после выхода в свет журнала со статьей [1] появилась «авторская» схема (рис.З), построенная по принципу, описанному выше, но на двух ИМС.
В чем состоит ее назначение (автором заявлена сигнализация для водителей – «Включи освещение») и как автор думал контролировать необходимость включения света, из его статьи и схемы непонятно. Действительно, отсутствие в этой схеме стабилизации напряжения на выводе CV микросхемы 101-А (вывод 3) и отсутствие возможности регулировки напряжения на выводе TR (вывод 6) при настройке совершенно исключают все преимущества схемы рис.1.
Схема рис.3 работает совершенно одинаково во всем диапазоне допустимых питающих напряжений от 5 В до 15 В. Убежден, что автор [2] «свою» схему не макетировал. В этом можно было убедиться на собранном мною по рис.З макете (фото 2). На рис.4 показан рисунок печатной платы макета и расположение радиокомпонентов на плате. Из вышесказанного следуют вполне очевидные «прописные» истины: все предлагаемые авторами схемы и конструкции должны ими самими проверяться макетированием перед представлением материалов в редакции; не надо «скромничать» всегда надо указывать первоисточник свой конструкции или работы.
Это исключит возможные претензии читателей и действительных авторов разработок.
Автор
10 лучших схем таймеров с использованием IC 555
Описываемые здесь схемы представляют собой 10 лучших схем малых таймеров с использованием универсальной микросхемы IC 555, которая генерирует заранее определенные временные интервалы в ответ на мгновенные входные сигналы.
Временные интервалы можно использовать для включения или активации нагрузки, управляемой реле, в течение желаемого периода времени и автоматического отключения по истечении периода задержки. Временной интервал можно установить, подобрав соответствующие номиналы для внешнего резистора, конденсатора сети.
Внутренняя схема IC 555
Изображение, показанное ниже, представляет собой внутреннюю схему стандартной IC 555. Мы видим, что она состоит из 21 транзистора, 4 диодов и 15 резисторов.
Каскад с тремя резисторами по 5 кОм работает как каскад делителя напряжения, который обеспечивает 1/3 уровня напряжения на неинвертирующем входе триггерного компаратора операционного усилителя и 2/3 деления напряжения на инвертирующем входе порогового компаратора операционный усилитель
С помощью этих триггерных входов два операционных усилителя управляют триггерным каскадом R/S (сброс/установка), который дополнительно управляет условиями ВКЛ/ВЫКЛ комплементарного выходного каскада и управляющего транзистора Q6
Выходное состояние триггера также можно установить, активировав контакт сброса 4 микросхемы.
Как работают таймеры IC 555
Когда IC 555 сконфигурирован в режиме моностабильного таймера, вывод TRIGGER 2 удерживается на уровне напряжения питания через внешний резистор RT.
В этой ситуации Q6 остается насыщенным, что удерживает внешний времязадающий конденсатор CD замкнутым на землю, в результате чего на выводе OUTPUT 3 должен быть низкий логический уровень или уровень 0 В.
Стандартное действие таймера IC 555 инициируется подачей запускающего импульса 0 В на контакт 2. Этот импульс 0 В, будучи ниже 1/3 уровня напряжения питания постоянного тока или Vcc, заставляет выход триггерного компаратора изменить состояние.
Из-за этого R/S-триггер также меняет свое состояние выхода, отключая Q6 и переводя выход OUTPUT 3 в высокий уровень. При выключении Q6 отключается короткое замыкание на CD. Это позволяет конденсатору CD заряжаться через времязадающий резистор RD до тех пор, пока напряжение на CD не достигнет 2/3 уровня питания или Vcc.
Как только это происходит, триггер R/S возвращается в свое предыдущее состояние, включая Q6 и вызывая быструю разрядку CD.
В этот момент выходной контакт 3 снова возвращается в свое прежнее низкое состояние. Вот как IC 555 завершает временной цикл.
В соответствии с одной из характеристик микросхемы, после срабатывания она перестает реагировать на любые последующие срабатывания до тех пор, пока не завершится временной цикл. Но если кто-то хочет прервать цикл синхронизации, это можно сделать в любой момент, подав отрицательный импульс или 0 В на оставшийся контакт 4.
Импульс синхронизации, генерируемый на выходе IC, в основном имеет форму прямоугольной волны. временной интервал которого определяется величинами R и C.
Формула для расчета: tD (временная задержка) = 1,1 (значение R x значение C). Другими словами, временной интервал, создаваемый IC 555, непосредственно пропорциональна произведению R и C.
На следующем графике показано построение временной задержки в зависимости от сопротивления и емкости с использованием приведенной выше формулы временной задержки. Здесь tD в миллисекундах, R в килоомах и C в мкФ.
Показывает диапазон кривых временной задержки и линейно изменяющиеся значения относительно соответствующих значений RT и C.
Можно установить задержки в диапазоне от 10 мкс до 100 мкс, выбрав соответствующие номиналы конденсаторов от 0,001 мкФ. до 100 мкФ и резисторы от 1 кОм до 10 мОм.
Простые схемы таймера IC 555
На первом рисунке ниже показано, как сделать таймер IC 555 с фиксированным выходным периодом. Здесь он установлен на 50 секунд.
По сути это моностабильная конструкция IC 555.
На соседнем рисунке показаны формы сигналов, полученные на указанных выводах микросхемы в процессе переключения.
Действия, описанные на изображении осциллограммы, начинаются, как только контакт 2 TRIGGER заземляется при нажатии кратковременного переключателя START S1.
Это мгновенно вызывает появление прямоугольного импульса на контакте 3 и одновременно генерирует экспоненциальную пилообразную форму на контакте 7 DISCHARGE.
Период времени, в течение которого этот прямоугольный импульс остается активным, определяется значениями R1 и C1.
Если R1 заменить переменным резистором, эта синхронизация выходного сигнала может быть установлена в соответствии с предпочтениями пользователя.
Светодиодная подсветка указывает на включение и выключение выходного контакта 3 микросхемы
Переменный резистор может быть выполнен в виде потенциометра, как показано на следующем рисунке 2.
В этой конструкции выход может быть настроен на создание периодов времени от 1,1 секунды до 120 секунд с помощью различных настроек потенциометра R1.
Обратите внимание на резистор серии 10K, который очень важен, поскольку защищает микросхему от возгорания в случае, если потенциометр установлен на минимальное значение. Резистор серии 10 K также обеспечивает минимальное значение сопротивления, необходимое для правильной работы схемы при минимальной настройке потенциометра.
Кратковременное нажатие переключателя S1 позволяет микросхеме запустить временную последовательность (на выводе 3 устанавливается высокий уровень и загорается светодиод), в то время как нажатие кнопки сброса S2 позволяет мгновенно завершить или сбросить временную последовательность, чтобы выходной контакт 3 вернулся в исходное состояние.
Состояние 0 В (светодиод гаснет постоянно)
IC 555 позволяет использовать нагрузки с максимальным током до 200 мА. Хотя эти нагрузки обычно являются неиндуктивными, индуктивная нагрузка, такая как реле, также может эффективно использоваться непосредственно между контактом 3 и землей, как показано на следующих схемах.
На 3-м рисунке ниже мы видим, что реле может быть подключено к контакту 3 и земле, а также к контакту 3 и плюсу. Обратите внимание на диод свободного хода, подключенный к катушке реле, он настоятельно рекомендуется для нейтрализации опасной обратной ЭДС от катушки реле в моменты выключения.
Контакты реле могут быть подключены с предусмотренной нагрузкой для их включения/выключения в зависимости от установленных временных интервалов.
На 4-й принципиальной схеме показана стандартная схема регулируемого таймера IC 555, имеющая два набора временных диапазонов и выходное реле для переключения требуемой нагрузки.
Хотя схема выглядит правильно, эта базовая схема может иметь несколько отрицательных аспектов.
- Во-первых, эта конструкция будет постоянно потреблять некоторый ток, даже когда выход схемы находится в выключенном состоянии.
- Во-вторых, поскольку два конденсатора C1 и C3 имеют широкий диапазон допусков, потенциометр необходимо откалибровать по двум индивидуальным шкалам.
Вышеупомянутые недостатки могут быть фактически устранены путем настройки схемы следующим образом. Здесь мы используем реле DPDT для процедур.
На этой 5-й диаграмме таймера IC 555 мы видим, что контакты реле соединены параллельно с выключателем START S1, которые оба находятся в «нормально разомкнутом» режиме и обеспечивают отсутствие утечки тока, когда цепь выключена.
Чтобы запустить цикл синхронизации, кратковременно нажмите S1.
Это мгновенно приводит в действие IC 555. В начале можно ожидать, что C2 будет полностью разряжен. Из-за этого на выводе 2 микросхемы создается отрицательный триггер включения, который инициирует временной цикл, и реле RY1 включается.
Контакты реле, подключенные параллельно S1, позволяют IC 555 оставаться под напряжением даже после отпускания S2.
По истечении установленного периода времени реле деактивируется, а его контакты возвращаются в положение Н/З, отключая питание от всей цепи.
Временная задержка выхода схемы в основном определяется значениями резистора R1 и потенциометра R5, а также значениями C1 или C2 и в зависимости от положения селекторного переключателя S3 a.
Сказав это, мы должны также отметить, что время дополнительно зависит от того, как отрегулированы потенциометры R6 и R7.
Переключаются через переключатель S3 b и интегрируются с контактом 5 УПРАВЛЕНИЯ напряжением ИС.
Эти потенциометры введены для эффективного шунтирования внутреннего напряжения IC 555, которое в противном случае могло бы нарушить синхронизацию выходного сигнала системы.
Благодаря этому усовершенствованию схема теперь может работать с предельной точностью даже при использовании конденсаторов с непостоянными допусками.
Кроме того, эта функция также позволяет схеме работать с одиночной шкалой времени, откалиброванной для считывания двух отдельных диапазонов времени в соответствии с положением селекторного переключателя.
Для настройки описанной выше точной схемы таймера IC 555 R5 должен быть изначально настроен на максимальный диапазон. После этого S3 может быть выбран в положение 1.
Затем, путем проб и ошибок, отрегулируйте R6, чтобы получить 10-секундную шкалу времени включения. Выполните те же процедуры для выбора положения 2, используя потенциометр R7 для получения точной шкалы в 100 секунд. зажигание выключено.
Вместо этого фарам разрешается оставаться включенными в течение заданной задержки после того, как водитель заблокирует зажигание автомобиля и пойдет к месту назначения, которым может быть его дом или офис. Это позволяет владельцу видеть путь и комфортно въезжать в пункт назначения с видимым освещением фар.
Затем, по истечении периода задержки, схема IC 555 выключает фары.
Как это работает
Когда ключ зажигания S2 включен, реле RY1 получает питание через D3. Реле разрешает работу фар через верхние контакты реле и переключатель S1, так что фары работают нормально через S1.
В этот момент конденсатор C3, связанный с выводом 2 микросхемы, остается полностью разряженным, так как оба его вывода находятся под положительным потенциалом.
Однако, когда ключ зажигания S2 выключен, конденсатор C3 подвергается воздействию потенциала земли через катушку реле, что внезапно вызывает появление отрицательного триггера на контакте 2.
Это запускает выходной контакт 3 IC 555. , и позволяет реле оставаться под напряжением, даже если зажигание выключено. В зависимости от значений временных компонентов R1 и C1 реле остается под напряжением, поддерживая включенными фары (в течение 50 секунд), пока, наконец, не истечет период времени, и контакт 3 микросхемы не отключится, обесточив реле и фонари.
Схема не создает помех обычному функционированию фар при движении автомобиля.
Следующая 7-я схема таймера, показанная ниже, также является таймером автомобильных фар, который управляется вручную вместо замка зажигания.
В схеме используется реле DPDT с двумя наборами контактов. Моностабильное действие IC 555 запускается однократным нажатием S1. Это включает реле, и оба контакта перемещаются вверх и подключаются к положительному источнику питания.
Пара контактов с правой стороны включает фары, а контакты с левой стороны питают цепь IC 555. C3 вызывает появление мгновенного отрицательного импульса на выводе 2, который запускает режим счета IC, а вывод 3 становится высоким, фиксируя реле.
Теперь фары включены. В зависимости от значений R1 и C1 выход контакта 3 удерживает реле и фары включенными (в данном случае в течение 50 секунд), пока C1 не зарядится до 2/3 Vcc, установив низкий уровень на контакте 3 и выключив реле. и фары.
1-минутный таймер освещения крыльца
Эта 8-я схема показывает простую схему таймера освещения крыльца, которую можно активировать на минуту только в ночное время.
В дневное время сопротивление LDR становится низким, что поддерживает его соединение с R5 высоким.
В связи с этим нажатие S1 не влияет на контакт 2 микросхемы. Однако с наступлением темноты сопротивление LDR становится бесконечным, развивая почти 0 В на стыке R4 и R5.
В этом состоянии, когда переключатель S1 нажат, вызывает отрицательный триггер на выводе 2 IC 555, который активирует вывод 3 на высокий уровень, а также включает реле. Загорается крыльцо, присоединенное к контактам реле.
Цепь остается активированной около 1 минуты, пока C1 не зарядится до 2/3 Vcc. IC теперь сбрасывается на низкий уровень на контакте 3, обесточивая реле и выключая свет на крыльце.
Переключатель S1 может быть в виде небольшого скрытого переключателя рядом с дверной ручкой/петлей или под ковриком, который активируется, когда владелец наступает на коврик.
Применение тахометра
Схема моностабильного таймера с использованием микросхемы IC 555 также может быть эффективно реализована для создания схемы тахометра, которая предоставит пользователю точную информацию о частоте и фазе двигателя.
Входящая частота от двигателя сначала преобразуется в прямоугольную волну хорошего размера через RC-цепь дифференциатора, а затем подается на вывод № 2 моностабильного.
Сеть дифференциатора преобразует передние и задние фронты сигнала прямоугольной формы в соответствующие импульсы запуска.
9-я практическая схема ниже показывает, как RC-цепочка и транзистор преобразуют любой входной сигнал с любой амплитудой в хорошо сформированные прямоугольные волны для генерации идеальных импульсов запуска, переключаясь между полным уровнем Vcc IC и землей.
Заключение
Во всех схемах, представленных до сих пор, 555 функционирует как моностабильный (однократный) генератор периода синхронизации. Требуемые сигналы запуска подаются на контакт 2 TRIGGER, а на выходной контакт 3 подается синхронизированный импульс.
Во всех конструкциях сигнал, подаваемый на контакт 2 TRIGGER, имеет соответствующие размеры для формирования импульса с отрицательным фронтом.
Обеспечивает переключение амплитуды триггера с уровня «выключено», превышающего 2/3 напряжения питания, на значение «включено», ниже 1/3 уровня питания.
Однократное срабатывание моностабильной микросхемы фактически происходит, когда потенциал на выводе 2 снижается до 1/3 уровня напряжения питания.
Для этого требуется, чтобы длительность запускающего импульса на выводе 2 была больше 100 наносекунд, но меньше импульса, который должен появиться на выводе 3. истекает.
Знакомство с таймером 555
Безусловно, одной из самых известных и любимых микросхем всех времен должны быть таймеры 555, изобретенные Хансом Камензиндом из Signetics в 1968. Таймер 555 очень стабилен и прост в использовании, возможно, поэтому он так популярен.
Таймер 555 может выполнять множество функций, но в основном используется в качестве моностабильных, бистабильных и нестабильных генераторов. В этой статье мы подробно рассмотрим каждый из этих генераторов, объяснив, для чего они используются и как их построить.
К счастью, для успешного использования необязательно разбираться во внутренней работе. Есть два компаратора, настроенные на 2/3 Vcc и 1/3 Vcc, за которыми следует сбрасываемый триггер, за которым следует драйвер выходного уровня. Таймер 555 получил свое название от трех резисторов 5k в цепочке порогового делителя от контакта 8 до контакта 1.
The Pins
| Pin | Description | Function |
| 1 | Gnd | Negative supply pin, ground |
| 2 | Trig | Trigger. Когда это напряжение падает ниже 1/3 В пост. тока, на выходе устанавливается высокий уровень, и начинается отсчет времени. Пока он низкий, выход будет оставаться высоким. |
| 3 | Выход | Выход. Двухтактный выход, высокий или низкий, способный управлять током до 200 мА |
| 4 | Сброс | Сброс. Сбрасывает временной интервал при заземлении. Если он не используется, его следует подключить к Vcc. |
| 5 | Прод. | Контроль. Применив V к 2/3 Vcc, синхронизацию можно изменить. В нестабильном режиме он может модулировать частоту на выходе. Если он не используется, его следует подключить к GND с помощью конденсатора 10 нФ. |
| 6 | Порог | Порог. Когда это напряжение на выводе > 2/3 В пост. тока, время Out high заканчивается, и на выходе появляется низкий уровень. |
| 7 | Disch | Открытый коллектор может использоваться для разряда присоединенной крышки; в фазе с выходом, в бистабильном режиме и режиме Шмитта он не используется и может действовать как второй выход. |
| 8 | Vcc | Положительный контакт питания от 4,5 до 16 В |
Моностабильный режим
Моностабильная схема любит принудительно переключаться в противоположное состояние, но может оставаться в одном состоянии (высокий или низкий) период, контролируемый цепью резисторного конденсатора (RC).
Это схема для использования таймера 555 в моностабильном режиме:
МоностабильныйВывод 2 таймера 555 удерживается ВЫСОКИМ с помощью резистора R2, но в тот момент, когда он становится НИЗКИМ, начинается период синхронизации, и выход на выводе 3 отключается. ВЫСОКИЙ в течение периода, определяемого потенциометром R1 и конденсатором C3. Чтобы рассчитать время, в течение которого контакт 3 будет ВЫСОКИМ, используйте следующее уравнение:
t = 1,1 * R1 * C3
Когда этот период закончится, контакт 3 снова станет НИЗКИМ. Это верно только для входных импульсов длиннее t. Когда контакт 3 становится ВЫСОКИМ, мгновенный контакт 2 становится НИЗКИМ, и если контакт 2 остается НИЗКИМ дольше, чем t, контакт 3 будет оставаться ВЫСОКИМ, пока контакт 2 снова не станет ВЫСОКИМ.
Моностабильные схемы очень полезны для очистки импульса ненадежной длины, чтобы сделать его известной длины, например, расширитель импульса в датчике вибрации охранной сигнализации или схема мгновенного нажатия кнопки.
Для более подробного ознакомления с использованием таймера 555 в моностабильном режиме см. нашу статью 555 Основы таймера — моностабильный режим.
Бистабильный режим
Бистабильная схема может находиться в одном из двух состояний — включенном или выключенном. Бистабильные схемы обычно используются в ячейках памяти, триггерных схемах и устройствах подавления дребезга переключателей.
Это схема для настройки таймера 555 в бистабильном режиме:
Бистабильный с триггером переключателяНет времязадающих конденсаторов, так как он только включен или выключен. Тумблер S1 отправит НИЗКИЙ сигнал на контакт 2 или 4, что приведет к изменению состояния выхода. Стоит отметить, что контакт 3 будет ВЫСОКИМ при загрузке, если контакт 2 НИЗКИЙ.
Мы также можем заменить тумблер двумя отдельными кнопками для достижения того же результата:
Бистабильный с кнопочным триггером Для получения дополнительной информации и примеров проектов, использующих таймер 555 в бистабильном режиме, см.
нашу статью 555 Основы таймера — бистабильный режим.
Нестабильный режим
В нестабильном режиме таймер 555 действует как генератор прямоугольных импульсов. Им можно управлять в широком диапазоне частот с помощью одного конденсатора и переменного резистора. Мало того, рабочий цикл можно регулировать.
Вот схема подключения таймера 555 в нестабильном режиме:
НестабильныйВ этой схеме резисторы R1, R2 и C3 управляют временем включения и выключения. И два периода вместе устанавливают частоту выходного прямоугольного сигнала.
Например, взгляните на эту диаграмму:
Поскольку t1=8 мс и t2=13 мс, период (T) равен 8+13 = 21 мс. А так как частота 1/T = 1/21mS = 47,6Гц.
В приведенной выше нестабильной схеме мы можем установить каждую ширину независимо, используя два следующих уравнения:
- Период (T) = 0,7 * (R1+2R2) * C3
- Частота = 1/T повлияет на частоту импульсов, а также на рабочий цикл.
Для более подробного обсуждения таймера 555 в нестабильном режиме см.
